Maximisation of limited amount of water : forecasting and irrigation scheduling : application to a case of grain sorghum

Abstract

Water and irrigation equipment are generally devoted to crops with high water requirements whereas it is possible to improve irrigation efficiency by supplementary irrigation on certain other crops. However, this type of irrigation is difficult to realize because of the necessity to choose first the level of water stress acceptable according to the crop phenology and then to determine when this occurs. The approach proposed in this study consists of foreseeing the effect of reduction of water supply using a crop yield model which takes into account the sensitive periods of the crop cycle to water stress. By using the Water Balance Model (WBM) coupled with crop yield function, it is possible to maximize the efficiency of a given volume of water on the basis of climatic series. This methodology is applied to the case of grain Sorghum in Mediterranean context, after calibration and validation on experimental data. A study based on climatic series of 21 years gives at the beginning of the crop cycle forecasting irrigation calendar and/or simple rules for irrigation. For the farmers who expect a decision making tool, the model can provide in real time application the crop water status and the yield prediction. In its adaptive version, the model can be updated, if necessary, by incorporating infra-red measurements. / Il est habituel de réserver l'eau et le matériel d'irrigation aux cultures avec des besoins en eau élevés alors qu'il est possible d'obtenir une meilleure efficience de l'eau en réalisant des irrigations de complément sur certaines cultures. Cependant ce type d'irrigation est difficile à conduire car il faut connaître à la fois le niveau de stress acceptable pour un stade phénologique donné et déterminer la date à laquelle il est atteint. L'approche proposée dans cette étude consiste à prévoir l'effet d'un déficit en eau à partir d'un modèle de rendement prenant en compte la sensibilité des différentes phases phénologiques au stress hydrique. En utilisant un modèle de bilan hydrique (WBM) couplé à une fonction de rendement sur des séries climatiques, il est alors possible de maximiser l'efficience d'un volume donné d'eau. Cette méthodologie est utilisée pour le cas du sorgho grain en région méditerranéenne après calage et validation du modèle. Un calendrier prévisionnel des irrigations est établi à partir d'une série climatique de 21 ans. Pour les irrigants qui le souhaitent, le modèle peut fournir en temps réel l'état de la culture et le rendement prévisionnel. Le modèle peut alors être recalé à partir de mesures de thermométrie infra-rouge