Effect of supplemental irrigation on yield and water productivity of durum wheat cultivated under drip irrigation in Tadla, Morocco

The study of crop response to water deficit is important in areas where water resources are limited such as in Morocco. For this purpose, this study aims to assess yield and water productivity of winter wheat in response to water stress under drip irrigation systems. A field experiment was carried out at INRA Tadla experimental station during two seasons, 2014-15 and 2015-16. In addition to a rainfed regime, three water regimes represented by 100; 67 and 33 % ETc were applied each 7 days interval if rain is missing. The Karim variety used in this study is the most cultivated durum wheat variety in the region. Results showed that average grain yields varied from 3.12 T/ha under rainfed conditions to 8.90 T/ha under 100% ETc. Water use efficiency varied between 16.2 kg/mm/ha under 67% ETc to 13.4 kg/mm/ha under 33% ETc. The 67% ETc treatment was the most efficient for both growing seasons. The actual evapotranspiration (ETa) was 490 mm under 100% ETc water regime. A significant linear relationship was established between ETa and grain yield. Based on these results, it can be conclude that supplemental irrigation of durum wheat using drip irrigation is feasible and more efficient.Keywords: Durum wheat, drip irrigation, supplemental irrigation, water use efficiency, Tadla, Morocc

A HISTORICAL OVERVIEW OF EVOLUTION OF THE IRRIGATED AGRICULTURE SECTOR IN MOROCCO

Purpose and aim of the study: The paper aim is to analyse scientific and other relevant literature on the sustainable development of the irrigated agricultural sector in Morocco.Design / Methodology / Approach: The method of data collection is literature review. Literature review was chosen as it is the basis for further research. The obtained data is presented in accordance with the identified historical periods. A summary of results is delivered.Main Findings: In light of scarce water resources, the technical, legal and institutional levels in the agricultural sector are permanently updated by the public authorities in order to mitigate the impact of climate change and adapt the management of water resources.Originality: Sustainability is regarded as gradual and sequential growth and development. Sustainability means the consideration of all the stakeholders’ interests in the decision-making process.Implications: Concerted efforts of the public authorities, companies and other stakeholders in the improvement of the efficiency of water use in agriculture through the development of localized irrigation technology and modernization of collective or private water supply networks in large irrigated areas would be beneficial for all. Innovative irrigation systems that allow the exploitation of unconventional, largely unused water resources must be developed. Low cost solutions with natural and locally available materials (Low Technology, Low Energy, Low cost, Easy to Use) should be used

Effet du déficit hydrique sur la croissance, le rendement et l'efficience d'utilisation de l'eau chez la luzerne (Medicago sativa L.) au Tadla

The study of crop response to water deficit is important in areas where water resources are limited. This study was conducted over the period 2009-2011 with the aim to study the effect of water deficit on alfalfa productivity in the irrigated perimeter of Tadla. Under flood irrigation, four water regimes (100%, 80%, 60% and 40% ETc) were compared. Under drip irrigation, the same regimes were associated with spacing between ramps (50 cm and 75 cm). Observations were made on the soil, root system and dry biomass at each cut. The results showed that the average maximum biomass yield was 23.2 T.ha-1. The contribution of the spring cycles to annual yield varies from 55% under 100% ETc to 65% under 40% ETc. In addition to amount of water, alfalfa productivity depend also on the moment when water is applied within a cycle. The water use efficiency varies from one cycle to another and between seasons. It is highest in spring and lowest in winter. Drip irrigation, in comparison with flood irrigation, allows similar biomass yield but with less water and more agronomic efficiency. Keywords: Alfalfa, Water deficit, Flood irrigation, Micro irrigation, Water use efficiency, Morocco.  L’étude de la réponse des cultures au déficit hydrique est importante dans les zones où les ressources en eau sont limitées. Cette étude a été réalisée sur la période 2009-2011 dans l’objectif d’étudier l’effet du déficit hydrique sur la productivité de la luzerne dans le périmètre de Tadla. Sous irrigation gravitaire, quatre régimes hydriques (100 %, 80 %, 60 % et 40 % ETc) ont été comparés. Sous irrigation localisée, ces mêmes régimes ont été associés à deux écartements entre rampes (50 cm et 75 cm). Les observations ont porté sur le sol, le système racinaire et la biomasse à chaque coupe. Les résultats ont montré que le rendement annuel maximal moyen obtenu est de 23,2 T.ha-1. La contribution des cycles de printemps au rendement annuel varie de 55% sous le régime 100% ETc à 65% sous 40% ETc. Les rendements de la luzerne dépendent, en plus des quantités d’eau apportées, de l’emplacement des apports à l’intérieur d’un cycle. L’efficience d’utilisation de l’eau varie d’un cycle à l’autre et d’une saison à l’autre. Elle est maximale au printemps et faible en hiver. L’irrigation localisée permet de réaliser des rendements similaires à l’irrigation gravitaire avec moins d’eau et plus d’efficience agronomique. Mots clés: Luzerne, Déficit hydrique, Irrigation gravitaire, Micro irrigation, Efficience d’utilisation de l’eau, Maroc. &nbsp

Exploration of strategies to improve irrigation management of alfalfa (Medicago sativa L.), berseem (Trifolium Alexandrinum L.) and silage maize (Zea mays L.) in Tadla – Morocco

The CropSyst model, an operative crop model, is used to explore irrigation scenarios for the main folder crops in Tadla irrigated area in Morocco. The calibration and validation of CropSyst model have been realized previously for alfalfa, silage maize and berseem. The model was run for a 40 year simulation with climatic data measured daily; using several scenarios involving a combination of irrigation times and water amounts. For alfalfa, the results obtained indicate that applying 1600 mm of irrigation water amount maximizes irrigation water efficiency (1.21 kg/m3) and achieve a yield of 23.1 t/ha (95% of the yield potential). In the case of maize, application of 648 mm through 2 irrigations in initial phase, 2 irrigations in linear and two in final phases allows to achieve high biomass yield and better water use. On berseem, the simulation results confirm that the adoption of the scenario that provides 625 mm allows obtaining 14.1 t/ha of dry matter which represents 94% of the yield potential. Finally, the coupling of the results of four years (2008 - 2012) experimentations with the simulations of scenarios by CropSyst has shown to be highly effective in order to improve the folder crops irrigation in the Tadla

Exploration of strategies to improve irrigation management of alfalfa (Medicago sativa L.), berseem (Trifolium Alexandrinum L.) and silage maize (Zea mays L.) in Tadla – Morocco

Le modèle CropSyst a été utilisé pour explorer des scénarios d'irrigation des principales cultures fourragères au Tadla au Maroc. La calibration et la validation du modèle CropSyst ont été réalisées précédemment pour la luzerne, le maïs d'ensilage et le bersim. Des simulations de plusieurs scénarios impliquant une combinaison des moments d'irrigation et des quantités d'eau appliquées ont été réalisées sur 40 ans avec des données climatiques journalières. Pour la luzerne, les résultats indiquent que l'application de 1600 mm d’eau maximise l’efficience d’utilisation de l'eau  (1,21 kg/m3) et permet d’atteindre un rendement de 23,1 t / ha. Dans le cas du maïs, l'application de 648 mm à travers 2 irrigations en phase initiale, 2 irrigations en phase linéaire et deux en phase finale permet d'obtenir un rendement élevé en biomasse et une meilleure productivité de l'eau. Sur le bersim, les résultats de simulation confirment que l'adoption du scénario qui fournit 625 mm permet d'obtenir 14,1 t / ha de matière sèche qui représente 94 % du potentiel de rendement. Finalement, le couplage des résultats d’expérimentation de quatre ans (2008-2012) avec les simulations de scénarios par CropSyst s'est avéré très pratique pour améliorer l'irrigation des cultures fourragères au Tadla. Mots clés: Luzerne, maïs ensilage, modèle CropSyst, scenario d’irrigation, Tadla, Maroc.The CropSyst model, an operative crop model, is used to explore irrigation scenarios for the main folder crops in Tadla irrigated area in Morocco. The calibration and validation of CropSyst model have been realized previously for alfalfa, silage maize and berseem. The model was run for a 40 year simulation with climatic data measured daily; using several scenarios involving a combination of irrigation times and water amounts. For alfalfa, the results obtained indicate that applying 1600 mm of irrigation water amount maximizes irrigation water efficiency (1.21 kg/m3) and achieve a yield of 23.1 t/ha (95 % of the yield potential). In the case of maize, application of 648 mm through 2 irrigations in initial phase, 2 irrigations in linear and two in final phases allows to achieve high biomass yield and better water use. On berseem, the simulation results confirm that the adoption of the scenario that provides 625 mm allows obtaining 14.1 t/ha of dry matter which represents 94 % of the yield potential. Finally, the coupling of the results of four years (2008 - 2012) experimentations with the simulations of scenarios by CropSyst has shown to be highly effective in order to improve the folder crops irrigation in the Tadla. Keywords: alfalfa, berseem, silage maize, CropSyst model, irrigation scenarios, Tadla, Morocco

Comparative study of the hydraulic, energy and agronomic performances of conventional and low pressure drip irrigation on citrus

In countries facing water scarcity, drip irrigation can raise crop productivity and save water compared to flood irrigation. In spite of its benefits, the adoption of drip irrigation is still low mainly due to the high cost of investment and the energy cost of operation. For this latter constraint, new types of drippers operating at low pressure are being tested. The present study aims to compare the performances of two types of drippers, represented by conventional drippers (CD) operating at nominal pressure of one bar and the new drippers (LP) operating at a pressure of 0.15 bars. The study was carried out in a citrus grove in Tadla, Morocco. Results showed that low pressure emitters reduced hydraulic energy per unit volume of water supplied by around 43% compared to conventional emitters, without significant reduction in water distribution uniformity. Low pressure drippers had uniformities of 80 to 92%, compared to 88 to 97% for conventional drippers. Citrus growth parameters, fruit yield and the fruit quality of the Maroc late variety were identical under the two types of drippers. Thus, low pressure emitters can be used as a substitute for conventional drippers which require higher energy. Key words: Drip irrigation, performance indicators, low pressure, citrus, Morocc

Effet du déficit hydrique sur la croissance, le rendement et l'efficience d'utilisation de l'eau chez le bersim (Trifolium alexandrinum) au Tadla

The study of crop response to water deficit is important in areas where water resources are limited. This study was carried out over the period 2008-2011 in order to study the effect of water deficit on the productivity of berseem in the Tadla region. Four water regimes (100 %, 80 %, 60 % and 40 % ETc) were compared under both flood and drip irrigation techniques. Observations were made on the soil, biomass at each cut and root system. The results showed that the average annual maximum yield obtained was 16.2 t.ha-1. Reductions in yields by applying 60 % of water inputs are 40 % and 42 % in 2009/10 and 2010/11, respectively. The contribution of cycles without irrigation to annual biomass yield varies from 35 % under 100 % ETc to 52% under 40 % ETc. Water use efficiency of berseem over the over the entire crop period is 3.37 kg.m-3. The maximum average yield obtained under drip irrigation was 15.7 t / ha. It was obtained with a water supply of 411 mm which allowed a saving of 57 % of water supply versus flood irrigation technique.  Key words:  Berseem, water stress, flood irrigation, drip irrigation, water use efficiency, Morocco.L’étude de la réponse des cultures au déficit hydrique est importante dans les zones où les ressources en eau sont limitées. Cette étude a été réalisée sur la période 2008-2011 dans l’objectif d’étudier l’effet du déficit hydrique sur la productivité du bersim dans le périmètre de Tadla. Quatre régimes hydriques (100 %, 80 %, 60 % et 40 % ETc) ont été comparés sous les deux techniques d’irrigation gravitaire et localisée. Les observations ont porté sur le sol, la biomasse à chaque coupe et le système racinaire. Les résultats ont montré que le rendement annuel maximal moyen obtenu est de 16,2 t.ha-1. Les réductions de rendements en appliquant 60% des apports en eau sont de 40 et 42 % en 2009/10 et 2010/11 respectivement. La contribution des cycles sans irrigation au rendement annuel varie de 35 % sous le régime 100 % ETc à 52 % sous 40 % ETc. L’efficience d’utilisation de l’eau du bersim sur toute la période de culture est de 3,37 kg.m-3. Le rendement moyen maximal obtenu sous le goutte à goutte est de 15,7 t/ha. Il a été obtenu avec un apport en eau de 411 mm, ce qui a permis une économie d’eau de 57 % par rapport au gravitaire. Mots clé : Bersim, déficit hydrique, irrigation gravitaire, micro irrigation, efficience d’utilisation de l’eau, Maroc.&nbsp

Effect of water stress on growth, water consumption and yield of silage maize under flood irrigation in a semi-arid climate of Tadla (Morocco)

peer reviewedaudience: professional, popularizationThe field study of crop response to water stress is important to maximize yield and improve agricultural water use efficiency in areas where water resources are limited. This study was carried out during two growing periods in 2009 and 2010 in order to study the effect of water stress on crop growth, water consumption and dry matter yield of silage maize (Zea mays L.) supplied with flood irrigation under the semi-arid climate of Tadla in Morocco. Four to five irrigation treatments were applied at the rates of 100, 80, 60, 40 and 20% crop evapotranspiration (ETc) of maize. Soil water status, crop growth, leaf area index and above-ground biomass were measured. Results showed that irrigation deficit affected plant height growth, accelerated the senescence of the leaves and reduced the leaf area index. The maximum values of this parameter reached at flowering under the full irrigation treatment (100% ETc) were 5.1 and 4.8 in 2009 and 2010, respectively. Dry matter yields varied from 5.3 t.ha-1 under T4 (40% ETc) to 16.4 t.ha-1 under T1 (100% ETc) in 2009, whereas in 2010, it oscillated between 3.9 t.ha-1 under T5 (20% ETc) to 12.5 t.ha-1 under T1 (100% ETc). The establishment of the water budget by growth phase showed that the water use efficiency was higher during the linear phase of growth. Water use efficiency calculated at harvest varied between 2.99 kg.m-3 under T1 to 1.84 kg.m-3 under T5. The actual evapotranspiration under T1 (100% ETc) was 478 mm and 463 mm in 2009 and 2010, respectively. Using the averaged values of the two years, linear relationships were evaluated between dry matter yield and water consumption ETa. The yield response factor (Ky) for the silage maize for both growth seasons was 1.12. Under the Tadla semi-arid climate, it is proposed that silage maize should be irrigated as a priority before other crops with a Ky lower than 1.12. It is also recommended that, under limited water supplies, irrigation be applied during the linear phase of growth of this crop

Improving water productivity by folder crops in the irrigated perimeter of Tadla (Morocco)

Aiming to define irrigation strategies improving the water productivity by folder crops under water scarcity in the irrigated perimeter of Tadla (Morocco), this work combines field experimentation and modeling. The field study of crop response to water stress is important to maximize yield and improve agricultural water use efficiency (WUE) in areas where water resources are limited. On the silage maize, the results showed that water deficit affected plant height growth, accelerated the senescence of the leaves and reduced the leaf area index. Dry matter yields varied from 3.9 t.ha-1 under T5 (20% ETc) to 16.4 t.ha-1 under T1 (100% ETc). The establishment of the water budget by growth phase showed that the water use efficiency was higher during the linear phase of growth. WUE calculated at harvest varied between 2.99 kg.m-3 under T1 and 1.84 kg.m-3 under T5. The actual evapotranspiration under T1 (100% ETc) was 478 mm and 463 mm in 2009 and 2010, respectively. The yield response factor (Ky) for the silage maize for both growth seasons was 1.12. The ETc of silage maize was determined using lysimeter drainage at 415 mm. the mean values of crop coefficients Kc were 0.56, 1.22 and 1.05 for beginning phase, mid-season and at harvest (grain milky pasty stage) respectively. Drip irrigation allows obtaining dry matter yields similar to flood irrigation but with less water and saves about 30% of irrigation water applied. Over five cycles, berseem dry biomass yields achieved under T1 are 14.3 and 13.9 t/ha in 2009/10 and 2010/11 respectively. The yield reductions by applying 60% of water requirements are 40 and 42% in 2009/10 and 2010/11 respectively. Berseem daily productivity increases with more water applied with the highest value of 102 kg DM/ ha/ day. The dry matter content increases with water stress. The mean values range between 12.3 and 23.7% under T1 (100% ETc) and T4 (40% ETc) respectively. The contribution of without irrigation cycles (rainy period) on the total annual yield may vary from 35% to 52% under treatments T1 and T4 respectively. Water balance achieved by water regime shows that drainage losses increase with more water applied especially in the first cycle. WUE is low during the first cycle, optimal in 2nd, 3rd and 4th cycle and decreases in the last one with water stress. Global WUE of berseem determined over the entire crop period (slope of the regression line) is 3.37 kg.m-3. The yield response factor (Ky) for the berseem for both growth season was 1.11. Berseem ETc determined by drainage lysimeter was 520 mm. The Kc values were estimated for each cycle for all three phases: initial, development (median) and mid-season. Maximum yield average under drip irrigation was 15.7 t/ha and obtained with 411 mm of water supply allowing to save 57% of water compared to traditional irrigation technique. Comparing the behavior of six alfalfa varieties most commonly practiced in the irrigated perimeter of Tadla shows that the "Super Siriver" cultivars followed by «Trifecta» have higher yield potential and higher tolerance to water deficit. Alfalfa maximum annual yield obtained was 24.2 t.ha-1. The contribution of the spring cycles to the annual yields range from 55% under T1 (100% ETc) to 65% under T4 (40 % ETc). In addition to water quantities, alfalfa yields depend on time application during a growth cycle. WUE varies from cycle to another and from one season to another. The maximum value was 2.57 kg.m-3 and obtained in spring 2011, while the low value was 0.64 kg.m-3 and obtained in winter 2010. WUE decreases with water stress, with mean values of 1.83, 1.67, 1.54 and 1.23 kg.m-3 under T1 (100% ETc), T2 (80% ETc), T3 (60% ETc) and T4 (40% ETc) respectively. The yield response factor (Ky) of alfalfa was 0.92. The determination of the alfalfa water requirements was performed on the basis of cycle’s calendar during two years in 2010 and 2011. The values founded for flood irrigation are 1388 and 1364 mm respectively for the two years. Drip irrigation allows achieving similar dry mater yield to flood irrigation with less water and agronomic efficiency. Water applied under T1 in drip irrigation with 50 cm of spacing between ramps was less than water requirements (of alfalfa) by about 7% and 18% in 2010 and 2011 respectively. Under the same treatment in flood irrigation, the water requirements are exceeded by 16% and 21% in 2010 and 2011 respectively. Two crop models, PILOTE and CropSyst, had been selected to be tested on their ability to simulate the growth and yield of the studied crops under the edaphic-climatic conditions of Tadla. Tested on silage maize, both models correctly simulated the growth and development of the crop under different water regimes. The parameters of both models are validated and shown effective for simulation of biomass, leaf area index and soil water storage. Although PILOTE requires less parameters and data than CropSyst, it often proves to be more successful in simulating the biomass of silage maize and water balance. As to berseem, predictions of biomass by CropSyst seem to be more accurate than PILOTE model. The latter was best at predicting the soil water reserve on the soil depth exploited by the roots (0-80 cm). Given its ease of integrating daily climatic data for several years, CropSyst model was chosen to test its ability to simulate the crop rotation of berseem and maize silage. The results show that this model correctly simulates the evolution of biomass and yields of the two crops considered in rotation during three years. Modeling the growth and production of alfalfa is made by both models outside the crop installation period (seeding year). After calibration and validation achieved, the model CropSyst simulates adequately biomass and soil water reserve under all water regimes considered while PILOTE best simulations were limited to non-stressed treatment T1 (100% ETc). Although CropSyst model takes into account several parameters in the simulation of alfalfa growth, their simplifications (unique values) reduce its performance in more water stress situation. Less parameters considered in the PILOTE model makes it validation difficult for perennial crops such as alfalfa. CropSyst model was used to evaluate irrigation practices of farmers and develop irrigation virtual scenarios for the three crops studied. The assessment shows that virtual scenario developed for alfalfa that applying 1600 mm of irrigation water amount through 14 applications divided into six irrigations during the spring, six in summer, one in the fall and another in early winter maximizes irrigation water efficiency (1.21 kg/m3) and achieve a yield of 23.1 t/ha (95% of the yield potential). In the case of maize, if water is available, application of 648 mm according to the combination [2 irrigations in initial phase (after sowing), 2 irrigations in linear and two in final phases] allows to achieve high biomass yield and better water use. On berseem, the simulation results confirm that the adoption of the scenario that provides 625 mm through 7 irrigations (3 in autumn, 2 in winter and 2 in spring) allows obtaining 14.1 t/ha of dry matter which represents 94% of the yield potential of the 6454 cultivar. This scenario allows greater water efficiency (1.24 kg/m3) and results in low water drainage losses estimated at about 17% of applied water. The comparison of the two cropping systems represented by alfalfa and silage maize-berseem rotation shows that the rotation allows the better water use and mobilizes less water than alfalfa, which is distinguished by its profitability. Finally, the coupling of the results of three years (2008 to 2011) "in situ" experimentations with the simulations of scenarios by CropSyst and PILOTE models has shown to be highly effective in order to improve the folder crops irrigation in the Tadla irrigated area in Morocco.Dans l’objectif d’améliorer la productivité des principales cultures fourragères au périmètre irrigué de Tadla dans des situations hydriques de plus en plus sévères, le présent travail associe l’expérimentation sur terrain et la modélisation. L’étude de la réponse des cultures au déficit hydrique est importante pour maximiser les rendements et améliorer l’efficience d’utilisation de l’eau. Sur le maïs ensilage, les résultats ont montré que le déficit hydrique affecte la croissance en hauteur des plants, accélère la sénescence des feuilles et réduit l’indice de la surface foliaire. Les rendements en matière sèche ont varié de 3,9 t.ha-1 sous T5 (20% ETc) à 16,4 t.ha-1 sous T1 (100% ETc). L’efficience d’utilisation de l’eau (EUE) est plus élevée durant la phase linéaire de croissance. L’EUE calculée à la récolte varie entre 2,99 kg.m-3 sous T1 à 1,84 kg.m-3 sous T5. L’évapotranspiration réelle sous T1 (100% ETc) est de 478 mm et 463 mm en 2009 et 2010, respectivement. La valeur du coefficient de réponse à l’eau (Ky) du maïs ensilage est de 1,12. L’ETc du maïs a été déterminé par lysimètre à drainage à 415 mm. Les valeurs moyennes obtenues des coefficients culturaux sont de 0,56, 1,22 et 1,05 pour le stade initial, mi-saison et avant la récolte (stade grain laiteux pâteux) respectivement. L’irrigation localisée permet d’obtenir des rendements similaires au système gravitaire mais avec des apports hydriques très réduits et permet ainsi d’économiser environ 30% de l’eau d’irrigation. Sur des périodes de culture du bersim de 5 cycles, les rendements en biomasse atteints sous le régime T1 sont de 14,3 et 13,9 t/ha en 2009/10 et 2010/11 respectivement. Les réductions de rendements en appliquant 60% des apports en eau sont de 40 et 42% en 2009/10 et 2010/11 respectivement. La productivité journalière du bersim augmente avec plus d’apport en eau avec comme valeur maximale 102 kg MS/ha/jour. Le taux de matière sèche augmente avec le stress hydrique avec des valeurs moyennes qui varient entre 12,3 et 23,7% sous T1 et T4 respectivement. La contribution des cycles sans irrigation (période pluvieuse) au rendement total annuel peut varier de 35% à 52% sous les régimes T1 et T4 respectivement. La réalisation des bilans hydriques par régime hydrique montre que les pertes par drainage augmentent avec plus d’apport en eau surtout en 1er cycle. L’efficience d’utilisation de l’eau est faible pendant le cycle d’installation, optimale pendant les trois cycles 2, 3 et 4 et diminue au dernier cycle avec le stress hydrique. L’EUE globale du bersim déterminée sur toute la période de culture (pente de la droite de régression) est de 3,37 kg.m-3. Le coefficient de réponse du rendement du bersim à l’eau est de 1,11. L’ETc déterminée moyennant un lysimètre à drainage est 520 mm. Les valeurs de Kc ont été estimées pour chaque cycle pour les trois phases : initiale, développement (valeur médiane) et mi-saison. Le rendement moyen maximal obtenu sous le goutte à goutte est de 15,7 t/ha et a été obtenu avec un apport en eau de 411 mm ce qui a permis une économie d’eau de 57% par rapport au gravitaire. La comparaison du comportement de six variétés de luzerne les plus pratiquées dans le périmètre irrigué de Tadla montre que la variété « Super Siriver » suivie de « Trifecta » ont des potentialités de production très élevées avec des meilleures capacités de tolérance du stress hydrique. Le rendement annuel maximal obtenu pour la luzerne est de 24,2 t.ha-1. La contribution des cycles de printemps au rendement total annuel varie de 55% sous T1 (100% ETc) à 65% sous T4 (40% ETc). Les rendements de la luzerne dépendent en plus des quantités d’eau apportées de l’emplacement des apports à l’intérieur d’un cycle. L’efficience d’utilisation de l’eau varie d’un cycle à l’autre et d’une saison à l’autre. La valeur maximale est de 2,57 kg.m-3 et obtenue au printemps 2011 alors que la faible valeur est de 0,64 kg.m-3 qui est obtenue en hiver 2010. L’EUE diminue avec le stress hydrique avec des valeurs moyennes de 1,83, 1,67, 1,54 et 1,23 kg.m-3 sous T1, T2, T3 et T4 respectivement. Le coefficient de réponse de rendement à l’eau (Ky) de la luzerne est de 0,92. La détermination des besoins en eau de la luzerne a été réalisée sur la base des calendriers des cycles de la culture durant les deux campagnes 2010 et 2011. Les valeurs trouvées sous irrigation gravitaire sont de 1388 et 1364 mm pour les deux campagnes respectivement. L’irrigation localisée permet de réaliser des rendements similaires à l’irrigation gravitaire avec moins d’eau et plus d’efficience agronomique. Les apports en eau effectivement réalisés sous le régime T1 avec l’écartement entre rampes de 50 cm sont inférieurs au besoin net de la culture d’environ 7% et 18% en 2010 et 2011 respectivement. Sous le même régime en irrigation gravitaire, les besoins sont dépassés de 16% et 21% en 2010 et 2011 respectivement. Deux modèles de cultures, PILOTE et CropSyst, avaient été retenus pour être testés sur leurs aptitudes à simuler la croissance et les rendements des trois cultures étudiés sous les conditions édapho-climatiques de Tadla. Sur le maïs, les deux modèles ont simulé correctement la croissance et le développement de cette culture sous des régimes hydriques variés. Les paramètres des deux modèles se sont montrés validés et efficaces pour la simulation de la biomasse, le LAI et le stock hydrique. Bien que PILOTE nécessite moins de paramètres et de données que CropSyst, il s'avère être souvent plus performant dans la simulation de la biomasse du maïs et du bilan hydrique. Concernant le bersim, les prédictions de la biomasse par CropSyst semblent être plus précises que celles du modèle PILOTE qui est à son tour meilleur au niveau de la prédiction du stock hydrique sur la tranche du sol exploitée par les racines (0-80 cm). Le modèle CropSyst a été retenu pour tester la possibilité de simuler la rotation bersim-maïs ensilage vu sa facilité d’intégrer des données climatiques journalières de plusieurs années. Les résultats montrent que ce modèle simule correctement l’évolution de la biomasse et les rendements des deux cultures considérées en rotation durant trois ans. La modélisation de la croissance et la production de la luzerne est réalisée pour les deux modèles en dehors de l’année d’installation de la culture. A l’issue de la calibration et de la validation réalisées, le modèle CropSyst simule convenablement la biomasse et le stock hydrique sur tous les régimes hydriques étudiés alors que les meilleures simulations de ces sorties par PILOTE se sont limitées au traitement non stressant T1. Bien que le modèle CropSyst prenne en considération plusieurs paramètres dans la simulation de la croissance de la luzerne, leurs simplifications (valeurs uniques) réduisent ses performances surtout en situation de stress hydrique accentuée. Le peu de paramètre pris en considération dans le modèle PILOTE rend difficile sa validation pour une culture pérenne telle que la luzerne dans des situations variables. Le modèle CropSyst a été retenu pour évaluer les pratiques d’irrigation des agriculteurs et élaborer des scénarios virtuels d’irrigation pour les trois cultures étudiées. L’évaluation des scénarios virtuels élaborés montre que pour la luzerne, l’application d’une dose d’irrigation de 1600 mm selon un scénario qui prévoit l’application de 14 irrigations réparties en six arrosages durant le printemps, six en été, un en automne et un autre en début d’hiver permet de maximiser l’efficience de l’eau d’irrigation (EEI) (1,21 kg/m3) et de réaliser un rendement de 23,1 t/ha (soit 95% du potentiel). Sur le maïs, l’application d’une dose de 648 mm selon la combinaison [2 en phase initiale (au semis), 2 en phase linéaire et 2 en étape finale] permet d’atteindre le double objectif de réaliser un rendement élevé et garantir une meilleure valorisation de l’eau. Concernant le bersim, les résultats de simulation confirment que l’adoption du scénario qui prévoit l’application de 625 mm en 7 irrigations (3 en automne, 2 en hiver et 2 au printemps) permet de réaliser un rendement de 14,1 t/ha qui représente 94% du potentiel de la variété 6454. Ce scénario permet la meilleure efficience de l’eau d’irrigation (1,24 kg/m3) et occasionne de faibles pertes par drainage estimées à environ 17% des apports en eau. La comparaison des deux systèmes de cultures représentés par la luzerne et la rotation maïs ensilage-bersim montre que la rotation valorise mieux l’eau et mobilise moins d’eau que la luzerne qui se distingue par sa rentabilité économique. Ainsi, le couplage des résultats de trois années d’expérimentations "in situ" (2008 à 2011) à ceux du calage, de la validation et des simulations de scénarios par les deux modèles CropSyst et PILOTE s'est révélé d’un grand intérêt pour l’amélioration de la conduite de l’irrigation des fourrages dans le périmètre irrigué de Tadla au Maroc

Assessment of AquaCrop model in the simulation of durum wheat (Triticum aestivum L.) growth and yield under different water regimes in Tadla- Morocco

Les modèles simulant l’effet de l’eau sur le rendement des cultures peuvent être des outils utiles pour améliorer la gestion de l’eau et optimiser l’efficience de son utilisation. Dans cette étude, AquaCrop a été évalué pour la variété de blé dur (Triticum aestivum L.) Karim au Tadla. AquaCrop simule la production de biomasse proportionnellement à la transpiration de la plante via un coefficient de productivité de l’eau. Le modèle a été calé sur le régime hydrique non limitant en 2014/15 puis validé sur les autres traitements de 2014/15 et 2015/16. Les résultats ont montré que le modèle permet d’excellentes simulations du taux de couverture du sol, la biomasse et le rendement grain. En combinant tous les traitements, la relation entre le rendement grain observé et simulé a un R2 de 0,79, une erreur quadratique moyenne de 1,01 t ha-1 et un coefficient d’efficacité de 0,68. Le modèle prédit globalement la tendance du stock hydrique du sol. En conséquence, AquaCrop peut être un outil précieux pour simuler le rendement grains du blé, compte tenu en particulier du nombre relativement faible de données d’entrée. Cependant, la performance du modèle doit être évaluée dans un large éventail de conditions. Mots clés: Modèle de culture, blé dur, AquaCrop, stress hydrique, MarocSimulation models that clarify the effects of water on crop yield are useful tools for improving farm level water management and optimizing water use efficiency. In this study, AquaCrop was evaluated for Karim genotype which is the main durum winter wheat (Triticum aestivum L.) practiced in Tadla. AquaCrop is based on the water-driven growth module, in that transpiration is converted into biomass through a water productivity parameter. The model was calibrated on data from a full irrigation treatment in 2014/15 and validated on other stressed and unstressed treatments including rain-fed conditions in 2014/15 and 2015/16. Results showed that the model provided excellent simulations of canopy cover, biomass and grain yield. Overall, the relationship between observed and modeled wheat grain yield for all treatments combined produced an R2 of 0.79, a mean squared error of 1.01 t ha-1 and an efficiency coefficient of 0.68. The model satisfactory predicted the trend of soil water reserve. Consequently, AquaCrop can be a valuable tool for simulating wheat grain yield in Tadla plain, particularly considering the fact that the model requires a relatively small number of input data. However, the performance of the model has to be fine-tuned under a wider range of conditions. Keywords: Crop model, durum wheat, AquaCrop, water stress, Morocco