Application du modèle FAO-AquaCrop à l'évaluation de l’impact des changements climatiques sur la productivité du blé dans la zone pluviale de Zaer

Accurate crop development modelling is important in planning rational use of water resources and crop management, along with evaluating the effects of climate change on crop productivity and predicting yields. This study aims at modelling winter wheat productivity under different climatic scenarios and models, in a Moroccan rainfed agriculture site using the FAO AquaCrop model. The study site was a one-hectare experiment plot located in the Marchouch plateau in the North-western Morocco. The model was calibrated using field parameters of the crop growing cycle, the soil characteristics, the crop management and the observed yield for a period covering three cropping cycles (from 2014/2015 to 2016/2017) using daily rainfall and temperature data. The calibrated model was then used to simulate wheat productivity in the study site for short-term (2020-2030) and medium-term periods (2040-2050) compared to a reference (1985-2005). Two Representative Concentration Pathway scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5) were considered for three General circulation models (CNRM, EC-EARTH, and GFDL) to derive the average model outputs with focus on the crop yield, crop growing cycle and evapotranspiration. The results showed a good model calibration, with coefficient of determination R2 of 0.84, Nash-Sutcliffe indicator of 0.71 and Willmott index of 0.94. Simulations showed that under RCP 4.5 a short-term yield drop of 5.94%, a medium-term crop cycle decrease of 15 days and evapotranspiration reduction of 20mm. Meanwhile, the model predicted under RCP 8.5 a medium-term yield drop of 12.9%, a crop cycle decrease of 13 days and evapotranspiration reduction of 46mm. Overall, simulation results showed that AquaCrop model is suitable for simulating the effects of water and climatic stress on crop productivity in rainfed agricultural areas, which could help decision making in terms of water productivity and crop adaptation under future climate trends in the semiarid conditions.Une modélisation précise de la croissance et du développement des cultures s’avère importante en vue de planifier l'utilisation rationnelle des ressources en eau et la gestion des cultures, ainsi que pour évaluer et prévenir les effets du changement climatique sur la productivité des cultures. Cette étude porte sur la modélisation de la productivité du blé tendre sous différents scénarios et modèles climatiques en agriculture pluviale à l'aide du modèle AquaCrop de FAO. Le site d'étude est une parcelle expérimentale d'un hectare située sur le plateau de Marchouch au nord-ouest du Maroc. Le modèle a été calibré en utilisant les données météorologiques, pédologiques, phénologiques et le rendement observé pour une période couvrant trois cycles allant de 2014/2015 à 2016/2017. Le modèle a été paramétré, calibré et validé pour la prévision des rendements en grain de blé et a été ensuite utilisé pour simuler la productivité du blé dans le site d'étude pour une période à court terme (2020-2030) et à moyen terme (2040-2050) par rapport à une période de référence (1985-2005). Trois modèles de circulation générale (CNRM, EC-EARTH et GFDL) ont été considérés pour les deux scénarios d’évolution de concentration de CO2 (le scénario moyen RCP 4.5 et le scénario pessimiste RCP 8.5) pour dériver les sorties du logiciel en mettant l'accent sur le rendement des cultures, le cycle des cultures et l'évapotranspiration. Les résultats de calibration affichent un coefficient de corrélation R2 de 0,84, un indicateur de Nash-Sutcliffe de 0,71 et un indice de Willmott de 0,94. Pour le scénario RCP 4.5, la simulation a montré une baisse de rendement à court terme de 5,94 %, et une diminution à moyen terme du cycle de culture de 15 jours et de l'évapotranspiration de 20 mm. Quant au scénario RCP 8.5, le modèle a prédit une baisse de rendement de 12,9%, une diminution à moyen terme du cycle de culture de 13 jours et une réduction de l'évapotranspiration de 46 mm. En général, les résultats de la simulation ont montré que le modèle AquaCrop est adapté pour simuler les effets du stress hydrique et climatique sur la productivité des cultures dans les zones agricoles pluviales, ce qui pourrait aider à la prise de décision en termes de productivité de l'eau et d'adaptation des cultures aux futures tendances climatiques sous les conditions semi-arides

Cartographie numérique des sols: cas d’étude de la zone de Khouribga - Kasbat Tadla au Maroc Central

This work deals with the digital soil mapping as a time and cost effective alternative for soil type characterization. The e-Soter (Soil and terrain) approach was used and validated for in the Khouribga-Kasbat Tadla semi-arid rainfed agricultural area of Central Morocco, covering 217.000 ha. The GIS processing included physiography and parent material as two soil genesis factors, added to field data from 90 soil profiles. A subset of the ASTER-GDEM 30m spatial resolution digital elevation model (DEM) was used to map three physiographic indicators that are slope gradient, relief index and potential drainage density. The parent material classification was derived from 1/100.000 geological map. The e-Soter hierarchical classification was then used to derive e-Soter homogenous units that were spatially joined to soil profile data in order to define the most representative soil type and delineate soil homogenous units at the 100.000 scale. The resulting soil map was validated in the field using a transect approach, with three transects in areas that were not included in the initial field data collection. Statistical significance for similarity between the map outputs and the field observations was confirmed using four statistical indices (Chi square, Cramér’s V, Fisher’s exact and Kappa reliability test), which confirms the validation of the e-Soter approach as a digital soil mapping tool in the study area.Ce travail traite d’une étude de cas de cartographie numérique des sols et son efficience dans la caractérisation des types sols. L’approche e-Soter (Soil and Terrain) a été utilisée et validée dans la zone semi-aride de Khouribga-Kasbat Tadla, sur une superficie de 217.000ha. Une analyse spatiale sous SIG a intégré la physiographie et le matériel parental comme facteurs de pédogenèse, en plus de données de terrain sur les types de sol de 90 sites. Le modèle numérique de terrain (MNT) ASTER-GDEM de 30m de résolution spatiale a été utilisé pour dériver trois indices physiographiques que sont le gradient de pente, l’indice de relief et la densité de drainage potentiel. La classification du matériel parental a été dérivée de la carte géologique au 1/100.000. La classification hiérarchique e-Soter a été ensuite utilisée pour dériver les unités homogènes de terrain qui ont été jointes spatialement aux données de terrain pour délimiter les unités homogènes de sol à échelle 1/100.00. La carte des sols résultante a été validée au terrain par l’approche de transect, avec trois transects passant par des sites non utilisés dans la collection de données de terrain initiales. Une similarité statistiquement significative a été observée entre les résultats de cartographie numérique et les observations de terrain, à travers quatre indices statistiques (Chi carré, V de Cramér, test exact de Fisher et coefficient Kappa), ce qui a confirmé l’adaptation de l’approche e-Soter comme méthode de cartographie numérique des sols dans la zone d’étude

Assessment of the Quality of Soil and Groundwater of the Agricultural Area of Sidi Yahya Region, Morocco

The Gharb plain is the largest agricultural area in Morocco. It is characterized by fertile soils and the availability of water either from surface or groundwater which allowed intensive agriculture. The aim of this research work is to study the impact of this land management on the quality of water and soil. The study was done for the irrigated perimeter of Sidi Yahya belonging to the province of Sidi Slimane, Gharb (Morocco). Depth of water table and water pH were measured in situ while water and soil samples were collected and brought to the laboratory for their physico-chemical analyses. Sampling of 33water wells and soil samples, from six different zones, was done between May and October 2018. Analysis of variance (ANOVA) was used to check if mean water and soil parameters differed between zones. The results showed that the minimal and maximal water table depth were 6 and 96 m, respectively. Also, slightly more than half of the wells (51.5%) were inadequate for irrigation since they were either highly or extremely saline. Furthermore, soils were poor to moderately poor in organic matter but very rich in potassium and the phosphorus content was highly variable. Based on the statistical analysis, it is clear that the six zones had significantly different means for CaCO3, pH, OM, and exchangeable sodium percentage. Soil degradation like pollution and salinization may occur in this region if poor quality water is used for irrigation and if land is mismanaged. This research work can be considered as a first step towards a program for monitoring the quality of soil and water for adapting the land management with the final objective of securing high productivity and sustainable use of soil and water resources

Evaluation de la variabilité spatiotemporelle dans un verger d’olivier à travers des images multispectrales prises par un drone

Precision Agriculture (PA) is a management strategy based on Information and Communication Technologies (ICT) used to assist management decisions with the aim to increase productivity, to reduce labor time and inputs needed, to improve benefits and to protect the environment. Techniques related to PA were initially used to monitor status of annual crops and they were recently adopted on fruit trees. Nevertheless, PA is still in its initiation phase in Morocco. Given the importance of olive in the national and international levels, applying this concept in the intensive and hyper-intensive production systems would be a reliable and cost-effective approach for the assessment of orchards health and nutritional status and then make reliable decisions. With the aim to assess the potential of multi-spectral images to inform on temporal and spatial variability characterizing an olive orchard, this study was carried out in an orchard of 22 ha, in Meknes region, Morocco, planted principally with “Picholine marocaine” variety. Four Unmanned Aerial Vehicle (UAV) flights, from June to November 2020, were performed and three vegetation indices (VIs) were computed: NDVI, GNDVI and NDRE. Spatial variability was assessed using variogram, a geostatistical tool, and temporal variability was evaluated using Spearman rank correlation and relative difference methods. The three VIs showed a weak temporal and spatial stability of trees which indicate an overall unstable canopy condition related to tree physiological behavior and environmental conditions (temperature and rainfall). Additionally, the observation of a potential stress was recorded firstly by NDRE, followed by NDVI and GNDVI. Results show promising perspectives of using remote sensing techniques to assess olive trees status and therefore support farmers in orchards management. Such challenge requires more in-depth work to develop in house models correlating VIs to agronomical parameters.L’agriculture de précision (AP) est un concept, basé sur les technologies de l’information et de communication (TIC), qui conjugue à la fois des objectifs agronomiques (amélioration du rendement et de la qualité des produits), économiques (minimisation des coûts de production) et environnementaux (meilleure utilisation des intrants). Les techniques relevant de l’AP ont été utilisées au premier abord sur les grandes cultures, mais ont été vite adoptées en arboriculture fruitière. Au Maroc, le recours à ce nouveau concept reste limité et encore moins au niveau de l’olivier. Etant donné l’importance de cette culture, tant à l’échelle nationale qu’internationale, le recours à l’AP comme moyen d’aide à la décision pour une gestion raisonnée et efficiente des vergers d’olivier; conduits en intensif et semi intensif; présente une approche prometteuse pour l’oléiculture marocaine. Le présent travail consiste à étudier le potentiel des images multispectrales pour déceler la variabilité spatiotemporelle pouvant caractériser un verger d’olivier. L’étude a été menée dans une oliveraie de 22 ha dans la région de Meknès, plantée par la variété « Picholine marocaine ». A partir des images multispectrales, prises sur 4 survols de drone (de juin à novembre), trois indices de végétation (IV) : NDVI, GNDVI et NDRE ont été dérivés. La variabilité spatiale a été évaluée à l'aide du variogramme, un outil géostatistique, alors que la variabilité temporelle a été évaluée à l'aide des méthodes de corrélation de Spearman Rank et des différences relatives. Les trois IVs ont montré une faible stabilité temporelle et spatiale au niveau du verger; une instabilité liée au comportement physiologique des arbres (la canopée particulièrement) et aux conditions environnementales (température et précipitations). En plus, la présence d’un stress potentiel a été enregistrée d'abord par le NDRE, puis par le NDVI et le GNDVI. Les résultats montrent des perspectives prometteuses d'utilisation des images multispectrales dans le cas des oliviers et invitent à un travail plus approfondi pour développer des modèles corrélant les IVs aux paramètres agronomiques qu’il serait utile de suivre