- Learning from Experiences of Ancient Subak Schemes for Participatory
Irrigation System Management in Bali- Authors: M.I. Yekti; B. Schultz, I.N. Norken, A.H.A. Gany, L. Hayde
Abstract: Subak irrigation systems have been well known since the ninth century. These systems are managed by a Subak association based on the Tri Hita Karana philosophy, as a faith of Balinese Hindus based on harmony between human beings and God, harmony between people and nature, and harmony between people and people. This philosophy underlies every activity of Subak farmers. To manage Subak systems, Subak associations and farmers pursue the Subak regulation called Awig-awig Subak as the togetherness consensus that was originally announced by the King and nowadays by the Head of the Regency. As associations for irrigation system management, Subak associations have been already naturally adapted to participatory irrigation management (PIM). This paper has been prepared based on a literature study to portray centuries of experience with ancient Subak irrigation system management, in which PIM was represented by three linked aspects: PIM in irrigation system operation and maintenance; PIM with respect to socioculture and economics of agriculture; PIM in light of a religious community. While several of these systems are now under stress, the results of this literature study may hopefully contribute to sustainable PIM for the operation and maintenance of irrigation schemes in Bali during the forthcoming decades. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Les systèmes d”irrigation de Subak sont bien connus depuis le 9ème siècle. Ces systèmes sont gérés par une association Subak basée sur la philosophie Tri Hita Karana, comme une foi balinaise hindoue qui veut l”harmonie entre les êtres humains et Dieu, l”harmonie entre les gens et la nature, et l”harmonie entre les gens et les gens. Cette philosophie sous-tend toutes les activités des agriculteurs Subak. Pour la gestion des systèmes Subak, les associations Subak et les agriculteurs poursuivent le règlement Subak appelé Awig-awig Subak. Ce règlement exprime le consensus de solidarité qui a été annoncé à l”origine par le roi et qui est de nos jours tenu par le chef de la Régence. Comme les associations pour la gestion du système d”irrigation, les associations Subak ont déjà été naturellement adaptées à la gestion participative de l”irrigation (PIM). Ce document a été préparé sur la base d”une étude de la littérature pour décrire des siècles d”expérience avec l”ancienne gestion du système d”irrigation Subak, dans lequel PIM était représenté par trois aspects liés: PIM pour le fonctionnement et l”entretien du système d”irrigation; PIM par rapport à la culture, la sociologie et l”économie de l”agriculture ; PIM à la lumière d”une communauté religieuse. Bien que plusieurs de ces systèmes soient maintenant soumis à un stress, les résultats de cette étude de la littérature peuvent contribuer à PIM durable pour le fonctionnement et l”entretien des systèmes d”irrigation à Bali au cours des prochaines décennies. C″est ce que nous espérons. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-03-30T01:55:28.535755-05:
DOI: 10.1002/ird.2122
- Stochastic Dynamic Programming-Based Approach for Optimal Irrigation
Scheduling under Restricted Water Availability Conditions- Authors: S. Anvari; S.J. Mousavi, S. Morid
Abstract: This study presents an optimization approach for irrigation scheduling across the different growth stages of crops and estimates crop yield functions considering evapotranspiration uncertainty and water scarcity. A stochastic dynamic programming (SDP) model is developed in which the restriction on total water availability is explicitly accounted for by an additional state variable. The model is used to derive optimal 10-day allocation policies and maximize the expected value of annual yield as the objective function. The application of the proposed approach is illustrated in a multi-crop realistic case downstream of Zayandeh-Rud Dam, in the central plateau of Iran. Simulation of the derived optimal policies shows the significance of the proposed methodology compared with a deterministic linear programming-based approach. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Cette étude présente une approche d'optimisation pour la programmation de l'irrigation pour les différents stades de croissance des cultures, et estime les fonctions de rendement des cultures en tenant compte de l'incertitude de l'évapotranspiration et de la pénurie d'eau. Un modèle de programmation dynamique stochastique (SDP) est développé dans lequel la restriction sur la disponibilité totale d'eau est explicitée par une variable d'état supplémentaire. Le modèle est utilisé pour dériver des tours d'eau de 10 jours et maximiser la valeur attendue du rendement annuel en tant que fonction objective. L'application de l'approche proposée est illustrée dans un cas réaliste à plusieurs cultures en aval du barrage de Zayandeh-Rud, dans le plateau central de l'Iran. La simulation des politiques optimales dérivées montre l'importance de la méthodologie proposée par rapport à une approche déterministe basée sur la programmation linéaire. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-03-21T22:20:58.608525-05:
DOI: 10.1002/ird.2130
- Comparison of PIV Experiment and Numerical Simulation on the Velocity
Distribution of Intermediate Pressure Jets with Different Nozzle
Parameters†- Authors: Yue Jiang; Hong Li, Qingjiang Xiang, Chao Chen
Abstract: The need for a reliable research method of the external flow field has increased with the more widespread use of intermediate pressure jets. The experimental method and numerical simulation method were investigated, using the particle image velocimetry (PIV) technique and the volume of fluid-level set (VOF-level set) method. Both methods performed well on nozzles with different geometric parameters at distances close to the nozzle and further away from it. With reference to the different measurement windows, the velocities in vertical profiles along the x-axis, the change of maximum jet velocities and the break-up length ranges of jet flows were obtained. The two methods authenticate each other, and the results indicate that the maximum velocities of jets decrease and the distribution widths of velocity field also increase with increase in distance away from the nozzles. The PIV and simulation gave similar results at different distances from the nozzle, and the experimental values were slightly higher than the simulation values due to the pressure fluctuation with an error of less than 8%. The break-up length of jets increases with pressures in situations where the experimental values were lower than the simulation values due to the effect of air. The experimental data from PIV agreed well with the simulation results. Therefore, the accuracy and reliability of the PIV experiment and the CFD (Computational Fluid Dynamics) result simulation were both validated. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.La nécessité d'une méthode de recherche fiable du champ d'écoulement externe a augmenté avec l'utilisation plus répandue de jets à pression intermédiaire. La méthode expérimentale et la méthode de simulation numérique ont été étudiées à l'aide de la technique de la vélocimétrie par imagerie de particules (PIV) et de la méthode du volume de fluide. Les deux méthodes se sont bien comportées sur des buses avec des paramètres géométriques différents et plus ou moins éloignées de la buse. En ce qui concerne les différentes fenêtres de mesure, on a obtenu des profils verticaux et longitudinaux de vitesse, le changement des vitesses maximales du jet et les gammes de longueurs de rupture des écoulements du jet. Les deux méthodes s'authentifient mutuellement et les résultats indiquent que les vitesses maximales des jets diminuent et que les largeurs de répartition du champ de vitesse augmentent avec l'augmentation des distances entre les buses. Le PIV et la simulation ont donné des résultats similaires à différentes distances de la buse, les valeurs expérimentales ont été légèrement plus élevées que les valeurs de simulation en raison de la fluctuation de pression, avec une erreur de moins de 8%. La longueur de rupture des jets augmente avec les pressions dans les situations où les valeurs expérimentales étaient inférieures aux valeurs de simulation en raison de l'effet de l'air. Les données expérimentales de PIV concordaient bien avec les résultats de la simulation. Par conséquent, la précision et la fiabilité des mesures PIV et les résultats de la simulation CFD (Dynamique des fluides computationnelle) ont été validées. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-03-21T22:12:10.683891-05:
DOI: 10.1002/ird.2133
- Improving Modelling of Discharge Coefficient of Triangular Labyrinth
Lateral Weirs Using SVM, GMDH and MARS Techniques- Authors: Abbas Parsaie; Amir Hamzeh Haghiabi
Abstract: In this study the discharge coefficient (Cd) of labyrinth lateral weirs was modelled and predicted using artificial neural network (ANN), adaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS), support vector machine (SVM), group method of data handling (GMDH), and multivariate adaptive regression splines (MARS) techniques. To this end, a related data set was collected from the literature. Results indicated that the proposed ANN model includes two hidden layers with eight and five neurons in the first and second hidden layers, respectively. Testing transfer functions demonstrated that the radial basis function (RBF) has the best outcome. Evaluating the performance of the ANN model shows that this model with a coefficient of determination (R2 = 0.96) and root mean square error (RMSE =0.07) in the testing stage has suitable functionality. Reviewing the ANFIS model showed that this model with one hidden layer containing seven membership functions within the Gaussian function could achieve R2 = 0.94 and RMSE =0.136 for predicting the discharge coefficient. During preparation of SVM, it was found that this model with RBF as the best kernel function obtained R2 = 0.96 and RMSE =0.07. The structure of the MARS and GMDH models pointed out that the Froude number, grandiose index and ratio of upstream flow depth to the height of weir are the most effective parameters for predicting the discharge coefficient. Minimum R2 and RMSE achieved were equal to 0.93 and 0.08, respectively, in the testing stage for the MARS and GMDH models. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Dans cette étude, le coefficient de débit (Cd) de déversoirs latéraux en labyrinthe a été modélisé et prédit en utilisant le réseau neuronal artificiel (ANN), le système neuro adaptatif d'inférence floue (ANFIS), la machine à support de vecteurs (SVM), la méthode de traitement de groupe des données (GMDH), et les techniques de régression multivariée par splines adaptatives (MARS). À cette fin, des jeux de données ont été collectés dans la littérature. Les résultats indiquent que le modèle ANN proposé comprend deux couches cachées avec huit et cinq neurones dans la première et la deuxième couche cachée, respectivement. Les fonctions de transfert des essais ont démontré que la fonction de base radiale (RBF) présente le meilleur résultat. L'évaluation de la performance du modèle ANN montre que ce modèle avec un coefficient de détermination (R2 = 0.96) et l'erreur quadratique moyenne (RMSE =0.07) en phase de test a une fonctionnalité appropriée. Le modèle ANFIS possède une couche cachée contenant sept fonctions d'appartenance au sein de la fonction gaussienne qui lui permet d'atteindre R2 = 0.94 et RMSE =0.136 pour prédire le coefficient de débit. Lors de la préparation de SVM, on a trouvé que ce modèle avec une fonction kernel comme RBF obtient R2 = 0.96 et EMQ = 0.07. La structure des modèles MARS et GMDH a fait remarquer que le nombre de Froude, l'indice grandiose et rapport du tirant d'eau de l'écoulement en amont à la hauteur du déversoir sont les paramètres les plus efficaces pour prédire le coefficient de débit. R2 minimum et RMSE obtenu étaient égaux à 0.93 et 0.08, respectivement, en phase de test pour les modèles MARS et GMDH. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-03-19T21:31:15.739537-05:
DOI: 10.1002/ird.2125
- Drip Irrigation with Sewage Effluent Increased Salt Accumulation in Soil,
Depressed Sap Flow, and Increased Yield of Tomato- Authors: Yanfeng Li; Jiusheng Li, Jiangli Wen
Abstract: Sewage application is a cost-effective method for meeting the challenge of irrigation in water-short regions. However, there is concern about the accumulation of salt from sewage effluent in soil. Experiments were conducted for 3 years in a greenhouse to investigate the effects of water quality on salt accumulation in soil and on sap flow for drip-irrigated tomato. The types of irrigation water used in the experiments included secondary sewage effluent, groundwater, and blended water that was obtained by mixing the secondary sewage effluent and the groundwater in equal volumes. The results demonstrated that soil bulk electrical conductivity (ECb) increased with irrigation rates, and sewage application produced a more rapid increase than did blended water and groundwater treatments. Irrigation throughout the growing season could produce a 21–44% increase in salt content from its initial values to values at harvest, and salt accumulation occurred mainly at the 30–45 cm depth of soil. Sewage irrigation was likely to decrease sap flow but increased tomato yield and improved fruit quality parameters excluding ascorbic acid compared with groundwater irrigation. These results suggest that secondary sewage application using drip irrigation increases salt accumulation in the root zone, and depresses crop transpiration to some extent, but does not have a negative influence on tomato yield and fruit quality. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.L'épuration des eaux usées est une méthode rentable pour relever le défi de l'irrigation pour les régions en pénurie d'eau. Cependant, on s'inquiète de l'accumulation de sel provenant des effluents d'eaux usées dans le sol. Des expériences ont été menées pendant trois ans dans une serre pour étudier les effets de la qualité de l'eau sur l'accumulation de sel dans le sol et sur le flux de sève pour la tomate irriguée par goutte à goutte. Les types d'eau d'irrigation utilisés dans les expériences comprenaient les effluents d'eaux usées secondaires, les eaux souterraines et le mélange des deux à part égales. Les résultats ont démontré que la conductivité électrique des sols (ECb) augmentait avec les taux d'irrigation, que les eaux usées produisaient une augmentation plus rapide que celle des autres traitements. L'irrigation tout au long de la saison de croissance pourrait produire une augmentation de 21–44% de la teneur en sel, et que l'accumulation de sel s'est produite principalement dans 30–45 cm de profondeur. L'irrigation avec des eaux usées peut diminuer le flux de la sève, mais augmente le rendement de la tomate tout en améliorant les paramètres de qualité des fruits, à l'exclusion de l'acide ascorbique. Ces résultats suggèrent que l'épandage secondaire par l'irrigation au goutte à goutte augmente l'accumulation de sel dans la zone racinaire et diminue dans une certaine mesure la transpiration des cultures, sans influer négativement sur le rendement des tomates ni sur la qualité des fruits. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-03-16T04:06:07.833817-05:
DOI: 10.1002/ird.2132
- Performance Evaluation of Constant Versus Variable Rate Irrigation
- Authors: Aghil Yari; Chandra A. Madramootoo, Shelley A. Woods, Viacheslav I. Adamchuk
Abstract: Variable rate irrigation (VRI) can increase water use efficiency and productivity by applying water based on site-specific needs. In this study, the performance of a five-span centre-pivot irrigation system (CPIS) retrofitted with a commercial variable-rate irrigation package was evaluated at constant and variable application depths at the Alberta Irrigation Technology Centre (AITC) in southern Alberta, Canada. Two sets of experiments were designed to investigate the uniformity of application of the system during the 2013 and 2014 growing seasons. The first set of catch-can trials were carried out with three irrigation rates in the direction of pivot travel. Three different wind regimes were observed during the catch-can trials. Catch-cans were arranged in grid configurations within the experimental plots located under one irrigation zone in span 4. The Christiansen coefficient of uniformity (CU) ranged from 90.4 to 94.4%. Wind speeds of 3.3 and 6.5 m s-1 negatively and significantly impacted the CU values. The second set of catch-can trials were performed with used and new sprinklers in a transect along the pivot lateral during the 2014 growing season. The Heermann and Hein coefficient of uniformity (CUHH) ranged from 89.0 to 93.5% and from 81.7 to 94.4% with constant and variable application depths, respectively. The greatest (94.4%) and least (81.7%) CUHH values were observed where water applications were 100 and 40% of the set point, respectively. Overall, the uniformity of application of CPIS retrofitted with the commercial VRI package both along the system's lateral and in the travel direction were above 90% for the majority of the trials under the different wind speeds and water application depths. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Le taux d'irrigation variable (VRI) peut augmenter l'efficacité de l'utilisation de l'eau et sa productivité en appliquant de l'eau en fonction des besoins spécifiques du site. Dans cette étude, la performance d'un système d'irrigation à pivot central de cinq travées (ECIP), modernisé avec un kit commercial d'irrigation à taux variable, a été évaluée avec des lames d'eau variables au Centre des Technologies de l'Alberta (AITC) dans le sud de l'Alberta, Canada. Deux séries d'expériences ont été conçues pour étudier l'uniformité de l'application du système au cours des campagnes 2013 et 2014. La première série d'essais avec des mini pluviomètres a été effectuée avec trois taux d'irrigation dans la direction d'avancement du pivot. Trois régimes de vent différents ont été observés au cours de ces essais. Les pluviomètres ont été disposés dans des configurations de grille dans l'impluvium de la travée 4. Le coefficient d'uniformité de Christiansen (CU) variait de 90.4 à 94.4%. La vitesse du vent de 3.3 1 et 6.5 m s-1 a négativement et significativement impacté les valeurs de CU. La deuxième série d'essais a été effectuée avec des sprinklers neufs et d'occasion dans un transect le long du pivot latéral pendant la campagne 2014. Le coefficient d'uniformité de Heermann et Hein (CUHH) variait de 89.0 à 93.5% et de 81.7 à 94.4%, avec des lames d'eau constante et variable, respectivement. La plus grande (94.4%) et la plus faible (81.7%) des valeurs de CUHH ont été observées lorsque les demandes d'eau étaient de 100 et 40% du point de consigne, respectivement. Dans l'ensemble, l'uniformité de l'application de ECIP amélioré par un kit commercial VRI mesurée parallèlement et transversalement au sens d'avancement était au-dessus de 90% pour la majorité des essais dans les différentes vitesses de vent et lames d'eau appliquées.
PubDate: 2017-03-13T22:30:38.070383-05:
DOI: 10.1002/ird.2131
- Coping with Climate Change in A densely Populated Delta: A Paradigm Shift
in Flood And Water Management in The Netherlands- Authors: H.P. Ritzema; J.M. Van Loon-Steensma
Abstract: The expected effects of climate change and economic and population growth have motivated the Netherlands government to reformulate its policies on flood protection and water management. Flood protection and drainage are needed to make this low-lying country habitable and suitable for agriculture and other land uses: more than 65% of the Netherlands is protected by dykes against flooding. The likely impacts of climate change in combination with socio-economic developments call for proactive and innovative plans. The new policies and standards are based on an innovative approach: instead of focusing only on prevention, the new standards take into account both the probability of flooding as well as the potential impacts and risks of flooding, for example the individual risk of being hit by a flood. Based on these new standards, conservation, adaptation and mitigation actions are used to create a multi-layer safety approach that focuses on the water management system as well as spatial planning. Examples are presented of changes in perspectives and how flood protection, water management and spatial planning are being combined. These examples can be a basis for further adaptation measures in both the Netherlands as well as in other low-lying countries worldwide. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Les effets escomptés du changement climatique et de la croissance économique et démographique ont motivé le gouvernement néerlandais à reformuler ses politiques en matière de protection contre les inondations et de gestion de l'eau. La protection contre les inondations et le drainage sont nécessaires pour rendre ce pays de basse altitude, habitable et adapté à l'agriculture et à d'autres utilisations du sol: plus de 65% des Pays-Bas sont protégés par des digues contre les inondations. Les effets probables du changement climatique combinés aux évolutions socio-économiques exigent des plans proactifs et novateurs. Les nouvelles politiques et normes reposent sur une approche innovante: au lieu de se concentrer uniquement sur la prévention, les nouvelles normes prennent en compte à la fois la probabilité d'inondation ainsi que les impacts potentiels et les risques d'inondation (par exemple le risque individuel d'être touché par une inondation). Sur la base de ces nouvelles normes, des mesures de conservation, d'adaptation et d'atténuation sont utilisées pour créer une approche de sécurité multicouche qui met l'accent sur le système de gestion de l'eau ainsi que sur l'aménagement du territoire. On y présente des exemples d'évolution des perspectives, de combinaison de la protection contre les inondations, de la gestion de l'eau et de l'aménagement du territoire. Ces exemples peuvent servir de base à une nouvelle adaptation tant aux Pays-Bas que dans d'autres pays de basse altitude du monde. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-03-12T21:40:35.065928-05:
DOI: 10.1002/ird.2128
- Effect of Applying Sewage Effluent with Subsurface Drip Irrigation on Soil
Enzyme Activities during the Maize Growing Season- Authors: Zhenjie Qiu; Jiusheng Li, Weixia Zhao
Abstract: Subsurface drip irrigation is an appropriate method when using sewage effluent for crop irrigation, but its resultant heterogeneous distribution of water and nutrients in the soil may affect enzyme activities (EAs). Field experiments were designed, with three lateral depths at 0, 15, and 30 cm beneath the soil surface and three irrigation levels of 70, 100, and 130% of evapotranspiration, to investigate the effects of lateral depth, irrigation level, and water quality on the EAs of alkaline phosphatase, urease, and invertase in soil. Over 2 years, a greater lateral depth noticeably enhanced EAs in deeper soils, while EAs at a shallow lateral depth were higher in topsoil. Compared to lateral depth, the effects of irrigation level on EAs were unstable in both years. The correlations between urease activities and NO3-N content indicated that the character of urease activities in soil N cycling was initially facilitating N mineralization and was subsequently converted to facilitate N uptake and immobilization during the maize growing seasons. Additionally, the EAs with both sewage effluent and groundwater irrigation at harvest, were generally higher than EAs measured prior to sowing. Furthermore, the sewage effluent irrigation imposed no negative effects on nutrient exchange and ecosystem functions in the soil. Our study recommends subsurface drip irrigation as a promising method for applying sewage effluent. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.L'irrigation goutte-à-goutte enterrée est une méthode appropriée pour utiliser les effluents d'eaux usées pour l'irrigation des cultures, mais ses distributions hétérogènes d'eau et de nutriments dans le sol peuvent affecter les activités enzymatiques. Des expériences sur le terrain ont été réalisées avec trois profondeurs de tuyaux à 0, 15 et 30 cm sous la surface du sol et trois niveaux d'irrigation de 70, 100 et 130% d'évapotranspiration pour étudier les effets de la profondeur des tuyaux, du niveau d'irrigation et de la qualité de l'eau sur les EA de la phosphatase alcaline, de l'uréase et de l'invertase dans le sol. Au cours des deux années de l'expérimentation, une plus grande profondeur des tuyaux a sensiblement amélioré les EA dans les sols plus profonds, alors que les EA à faible profondeur latérale étaient plus élevés dans la couche arable. Par rapport à la profondeur des conduites, les effets du niveau d'irrigation sur les EA étaient instables au cours des deux années. Les corrélations entre les activités de l'uréase et la teneur en NO3-N ont indiqué que le caractère des activités de l'uréase dans le cycle du sol ont initialement facilité la minéralisation de N puis ont ensuite facilité l'absorption de N et son immobilisation pendant la croissance du maïs. De plus, les EA provenant des effluents d'eaux usées et des eaux souterraines étaient généralement plus élevées à la récolte que les EA mesurées avant le semis. En outre, l'irrigation des effluents n'a pas eu d'effets négatifs sur les échanges d'éléments nutritifs et les fonctions de l'écosystème dans le sol. Notre étude recommande l'irrigation goutte-à-goutte souterraine comme méthode prometteuse pour l'épandage des eaux usées. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-03-06T02:25:38.212753-05:
DOI: 10.1002/ird.2124
- Using Reclaimed Water for Agricultural and Landscape Irrigation in China:
a Review- Authors: Zhen Wang; Jiusheng Li, Yanfeng Li
Abstract: Suffering from severe water scarcity, China has been using wastewater for irrigating cereal, fiber, and vegetable crops as well as landscapes, for decades. During this time, both quantities and qualities have been enhanced from raw wastewater to secondary and even tertiary treated wastewater. Currently, approximately one-third of the reclaimed water is used for agricultural irrigation. Moreover, 34, 12, 23 and 2% of the reclaimed water is used in the sector of recreation/environment, miscellaneous urban use, industry, and groundwater recharge, respectively. Extensive research has been conducted concerning irrigation with reclaimed water, including the responses of crops and risk assessments of the environment, soils, groundwater, and human exposure. A positive response to reclaimed water irrigation on crop growth and yield with acceptable product qualities was found as a resulted of exposure of the additional nutrient constituents of reclaimed water. These findings were generally supported, although reductions in crop yield and quality and the ornamental performance of landscapes and soil deterioration were occasionally reported in the literature. More reclaimed water is expected to be used for agricultural and landscape irrigation as the conventional water supply is becoming increasingly limited. The increasing concern of environmental risk caused by irrigation with reclaimed water and its complexity requires continuous monitoring and more research on the negative influences resulting from reclaimed water irrigation. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Souffrant d'une grave pénurie d'eau, la Chine utilise des eaux usées depuis des décennies pour l'irrigation des cultures de céréales, de fibres, de légumes ainsi que les espaces verts. Pendant ce temps, les quantités et les qualités des eaux usées brutes, secondaires et même tertiaires ont été améliorées. Actuellement, environ un tiers de l'eau récupérée est utilisée pour l'irrigation agricole. En outre, 34, 12, 23 et 2% de l'eau récupérée est utilisée dans le secteur des loisirs, de l'environnement, des utilisations diverses urbaines, de l'industrie et de la recharge des eaux souterraines, respectivement. Des recherches approfondies ont été menées sur l'irrigation avec de l'eau régénérée, incluant les réponses des cultures, les évaluations des risques sur l'environnement, les sols, les eaux souterraines et l'exposition humaine. Une réponse positive à l'irrigation de l'eau réutilisée sur la croissance des cultures et leur rendement, avec des qualités de produit acceptables a été trouvée comme résultant du supplément en constituants nutritifs de l'eau régénérée. Ces résultats sont généralement bien établis, mais la littérature fait occasionnellement état de réductions du rendement, de la qualité des cultures ainsi, de la performance ornementale des paysages et de la détérioration des sols. On s'attend à ce que davantage d'eau récupérée soit utilisée pour l'irrigation agricole et paysagère, car l'approvisionnement en eau conventionnelle est de plus en plus limité. La préoccupation croissante du risque environnemental causé par l'irrigation avec de l'eau de réutilisation et sa complexité nécessite une surveillance continue et davantage de recherches sur les impacts négatifs résultant de l'irrigation de l'eau réutilisée. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-03-03T06:00:26.48856-05:0
DOI: 10.1002/ird.2129
- Evaluation of Infiltration Models and Variability of Soil Infiltration
Properties at Multiple Scales- Authors: Weibo Nie; Xiaoyi Ma, Liangjun Fei
Abstract: Soil infiltration is characterized by scale dependence, so the accuracy and reliability of indirect methods used to estimate soil infiltration properties from available soil physical data are often below expectations. This study aimed to determine the scale-dependent relationship between soil infiltration and soil physical properties and to establish pedotransfer functions (PTFs) for estimating normalization factors (FC). Field studies were conducted using double-ring infiltrometers in the first (sandy loam) and third (clay loam) terraces in Yangling District. Multiple scale variability and relationships were studied by multifractal and joint multifractal techniques. Results indicated that the Kostiakov–Lewis model best described the relationship between cumulative infiltration and time in the study areas, and that the normalization equation for predicting cumulative infiltration was accurate. Joint multifractal analysis showed that the variability of FC in the first terrace was related largely to sand content, soil bulk density, and silt content. FC in the third terrace depended on the contents of sand, silt, initial soil water, and clay at multiple scales. The PTFs that were established based on the results of joint multifractal analysis reliably estimated FC values. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.L”infiltration du sol est caractérisée par une dépendance à l”échelle, de sorte que la précision et la fiabilité des méthodes indirectes utilisées pour estimer les propriétés d”infiltration du sol à partir des caractéristiques physiques du sol sont souvent inférieures aux attentes. Cette étude visait à déterminer la relation dépendante de l”échelle entre l”infiltration dans le sol et ses caractéristiques physiques, et à établir des fonctions de pédotransfert (PTF) pour l”estimation des facteurs de normalisation (FC). Des études sur le terrain ont été effectuées à l”aide d”infiltromètres à double anneau dans les première (sableuse) et troisième (argileuse) terrasses du district de Yangling. La variabilité et les relations à échelle multiple ont été étudiées par des techniques multifractales et multifractales articulaires. Les résultats indiquent que le modèle de Kostiakov–Lewis décrit le mieux la relation entre l”infiltration cumulée et le temps dans les zones d”étude et que l”équation de normalisation pour prédire l”infiltration cumulative est exacte. L”analyse multifractale conjointe a montré que la variabilité du FC dans la première terrasse était liée en grande partie à la teneur en sable, à la densité du sol et à la teneur en limon. FC dans la troisième terrasse dépendait du contenu de sable, de limon, d”eau du sol initial et d”argile à plusieurs échelles. Les PTF qui ont été établies sur la base des résultats de l”analyse multifractale conjointe ont évalué de façon fiable les valeurs FC. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-03-01T00:05:32.450777-05:
DOI: 10.1002/ird.2126
- A Highly Efficient Gene Expression Programming Model for Predicting the
Discharge Coefficient in a Side Weir along a Trapezoidal Canal- Authors: Hamed Azimi; Hossein Bonakdari, Isa Ebtehaj
Abstract: Side weirs in trapezoidal canals are used to regulate and measure flow in drainage networks and irrigation systems. In this study, the discharge coefficient of a side weir in a trapezoidal canal is predicted using gene expression programming (GEP). The effects of Froude number (Fr), ratio of side weir length to trapezoidal canal bottom width (L/b), ratio of side weir length to flow depth upstream of the side weir (L/y1), trapezoidal canal side wall slope (m) and ratio of flow depth upstream of the side weir to main canal bottom width (y1/b) are studied on the side weir discharge capacity in a trapezoidal canal. A superior model is introduced as a function of parameters Fr, L/b, L/y1, m and y1/b. In testing the superior model, the calculated RMSE and MARE were 0.011 and 0.024, while the scatter index and BIAS values obtained for this model were 0.030 and 0.009, respectively. Also in model testing, 18.8% of data showed 5–10% error and 81.3% of data had less than 5% error. The correlation coefficient value and average discrepancy ratio calculated for the optimal model selected were 0.916 and 0.995, respectively. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Les déversoirs latéraux dans les canaux trapézoïdaux sont utilisés pour réguler et mesurer le débit dans les réseaux de drainage et les systèmes d'irrigation. Dans cette étude, le coefficient de débit d'un déversoir latéral dans un canal trapézoïdal est prédit en utilisant la programmation d'expression génétique (GEP). Les effets du nombre de Froude (Fr), du rapport entre la longueur du déversoir latéral et la largeur du fond du canal trapézoïdal (L/b), le rapport entre la longueur du déversoir latéral et la profondeur (L/y1), le tirant d'eau en amont du déversoir latéral (m) et le rapport du tirant d'eau en amont du déversoir latéral à la largeur du fond du canal principal (y1/b) sont étudiés sur la capacité du débit du déversoir latéral dans un canal trapézoïdal. Le modèle supérieur est introduit en fonction des paramètres Fr, L/b, L/y1, m et y1/b. En testant le modèle supérieur, le RMSE et le MARE calculés étaient de 0.011 et 0.024, alors que l'indice de dispersion et les valeurs BIAS obtenues pour ce modèle étaient respectivement de 0.030 et 0.009. De plus, dans les tests de modèle, 18.8% des données ont montré une erreur de 5 à 10%, et 81.3% des données avaient moins de 5% d'erreur. La valeur du coefficient de corrélation et le rapport de discordance moyen calculé pour le modèle optimal sélectionné étaient de 0.916 et 0.995, respectivement. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-02-28T06:11:15.809312-05:
DOI: 10.1002/ird.2127
- Nitrogen Utilization under Drip Irrigation with Sewage Effluent in the
North China Plain- Authors: Lijun Guo; Jiusheng Li, Yanfeng Li, Di Xu
Abstract: Field experiments were performed on maize (Zea mays L.) to explore the impacts of water quality and nitrogen (N) application rate on soil N balance and nitrate leaching in the North China Plain. N application rates ranging from 0 to 180 kg ha−1 were tested, applying either secondary sewage effluent (SW) or groundwater (GW). Increasing the N application rate from 120 to 180 kg ha−1 did not significantly increase N uptake but substantially enhanced the apparent N loss (ANL) and nitrate leaching. Compared with GW irrigation, SW irrigation increased N uptake by 8% and soil residual N by 9% on average, whereas the ANL increased by 18%, suggesting that the detrimental impacts of SW irrigation may outweigh the benefits. The ANL values were enhanced mostly with increasing N application rates, followed by increasing initial soil N and nitrogen contained in irrigation water (irrigation N). Additionally, the ranking of factors increasing the leaching of nitrate was fertilizer N, deep percolation, irrigation N and initial soil N. Thus, SW irrigation combined with a high N application rate amplified the ANL and nitrate leaching losses. This study recommends N application rates ranging from 116 to 132 kg ha−1 to minimize the N losses when maize is irrigated with SW under drip irrigation in the North China Plain. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Des expériences de terrain ont été réalisées sur le maïs (Zea mays L.) pour étudier les impacts de la qualité de l'eau et du taux d'application d'azote (N) sur l'équilibre du sol et le lessivage des nitrates dans la plaine de la Chine du Nord. On a testé des doses d'application de N allant de 0 à 180 kg ha−1 en utilisant soit des effluents d'eaux usées secondaires (SW), soit des eaux souterraines (GW). L'augmentation du taux d'application de N de 120 à 180 kg ha−1 n'a pas augmenté de façon significative l'absorption de N mais a sensiblement augmenté la perte de N apparente (ANL) et la lixiviation des nitrates. Comparativement à l'irrigation par GW, l'irrigation SW a augmenté l'absorption de N de 8% et le résidu N de 9% en moyenne, alors que l'ANL a augmenté de 18%, ce qui suggère que les effets néfastes de l'irrigation SW peuvent l'emporter sur les avantages. Les valeurs de l'ANL ont été augmentées principalement avec l'augmentation des taux d'application de N, suivie par l'augmentation du sol initial N et de l'azote contenu dans l'eau d'irrigation (irrigation N). En outre, le classement des facteurs augmentant la lixiviation du nitrate a été l'engrais N, la percolation profonde, l'irrigation N et le sol initial N. Ainsi, l'irrigation SW associée à un taux d'application élevé d'azote a amplifié les pertes de lixiviation d'ANL et de nitrate. Cette étude recommande des taux d'application de N allant de 116 à 132 kg ha−1 pour minimiser les pertes de N lorsque le maïs est irrigué avec du SW sous irrigation goutte à goutte dans la plaine de la Chine du Nord. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-02-20T03:35:26.621457-05:
DOI: 10.1002/ird.2123
- Poverty Profiles and Nutritional Outcomes of Using Spate Irrigation in
Ethiopia- Authors: Fitsum Hagos; Afework Mulugeta, Teklu Erkossa, Simon Langan, Nicole Lefore, Yenenesh Abebe
Abstract: Development partners and public investors assume that spate irrigation reduces household poverty and malnutrition. This article examines whether the poverty profiles of smallholder farmers and the nutritional outcomes of their children have improved as a result of using spate irrigation. The study areas were in two regional states in Ethiopia. Twenty-five users each, both from traditional and modern spate irrigation schemes, and an equal number of non-users responded to a structured questionnaire. Anthropometric measures of 122 children under five were measured using a hanging scale and stadiometer. The results indicated that all poverty indices were significantly lower for the spate irrigation users compared to non-users, and were even lower for modern spate compared to traditional spate systems. Our results did not show gender differences, using sex of the household head as a crude measure of gender, in poverty profiles. Stochastic dominance tests showed that the poverty comparisons between users, traditional and modern, and non-users are statistically robust. It can be concluded that the use of spate irrigation can significantly reduce poverty, and modernizing spate systems further increases its poverty-reduction impact. However, anthropometric measures indicated that use of spate irrigation did not have significant nutritional effects, suggesting the need for nutrition-sensitive interventions, such as nutrition education and awareness and multisectoral collaboration. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.L'irrigation par épandage de crues est supposée réduire la pauvreté des ménages et la malnutrition. Cet article examine si les profils de pauvreté des petits exploitants agricoles et les résultats nutritionnels des enfants se sont améliorés en tant que résultats de l'utilisation de l'irrigation de crue en Ethiopie. Deux Etats régionaux, vingt-cinq utilisateurs chacun, à la fois de systèmes traditionnels et modernes d'irrigation de crue, et un nombre égal de non-utilisateurs ont été sélectionnés et interrogés à l'aide d'un questionnaire structuré. Les mesures anthropométriques de 122 enfants de moins de cinq ont été effectuées en utilisant une balance à suspendre et un stadiomètre. Tous les indices de pauvreté étaient significativement plus faibles pour les utilisateurs d'irrigation de crue par rapport aux non-utilisateurs, et ils étaient plus faibles pour l'irrigation moderne par rapport aux techniques traditionnelles. Nos résultats ne montrent pas de différences entre les sexes dans les profils de pauvreté. Les tests de dominance stochastiques ont montré que les comparaisons de la pauvreté entre les utilisateurs, traditionnels et modernes, et non-utilisateurs sont statistiquement robustes. On peut conclure que l'utilisation de l'irrigation par épandage peut réduire considérablement la pauvreté, et la modernisation des systèmes de crue encore plus. Toutefois, les mesures anthropométriques ont indiqué que l'utilisation de l'irrigation par épandage n'a pas eu les effets nutritionnels importants, en raison d'interventions telles que l'éducation et la sensibilisation de la nutrition, et des collaborations multisectorielles. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-02-16T19:35:52.693727-05:
DOI: 10.1002/ird.2117
- The Implications of State Intervention for Self-Governed Irrigation
Schemes: Insights From Tigray, Ethiopia- Authors: N. Oates; A. Hisberg, J. Rodríguez Ros, H. Solomon, E. Ludi, S. Marlet, J.-Y. Jamin
Abstract: The development of smallholder irrigation is a policy priority in Ethiopia, yet little consideration has been given to the role state interventions play in enabling or constraining effective self-governance in farmer-managed schemes. To address this gap in evidence, research was conducted in Tigray, northern Ethiopia, in two irrigation sites. Focus group discussions and semi-structured interviews with key informants were the primary means of collecting data on local institutional arrangements, government interventions and management challenges. An opinion poll provided additional insights. Our case studies indicate that effective self-governance cannot easily be crafted by external actors. The introduction of modern irrigation technologies and formalized management arrangements has fostered dependency on external support and increased state influence in key decision-making processes, whilst traditional water user associations remain largely autonomous but have little access to financial resources. State interventions have also been poorly tailored to local context with negative consequences for performance, although there have been some successes where traditional arrangements for water management have been integrated into new institutions. The incorporation of farmer perspectives into performance assessments could facilitate more responsive interventions, and remains an important area of irrigation research and practice. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Le développement de la petite irrigation est une priorité politique en Ethiopie, mais peu de considération a été accordée au rôle des interventions étatiques dans l'activation ou la contrainte d'auto-gouvernance efficace dans les régimes gérés par les agriculteurs. Pour combler cette lacune en évidence, la recherche a été menée dans le Tigré, nord de l'Ethiopie, dans deux sites d'irrigation. Discussions de groupe et des entretiens semi-structurés avec des informateurs clés étaient le principal moyen de recueillir des données sur les arrangements institutionnels locaux, les interventions gouvernementales et les défis de gestion. Un sondage d'opinion a fourni des indications supplémentaires. Nos études de cas montrent que l'auto-gouvernance efficace ne peut pas facilement être conçue par des acteurs externes. L'introduction de technologies modernes d'irrigation et des arrangements de gestion formalisés a favorisé la dépendance de l'aide extérieure et une influence accrue de l'État dans les processus de prise de décisions clés, tandis que les associations d'usagers de l'eau traditionnelles restent largement autonomes mais ont peu d'accès aux ressources financières. Interventions de l'Etat ont également été mal adaptées au contexte local, avec des conséquences négatives pour la performance, bien qu'il y ait eu quelques succès où les arrangements traditionnels de gestion de l'eau ont été intégrées dans les nouvelles institutions. L'intégration des agriculteurs perspectives dans les évaluations de rendement pourrait faciliter des interventions plus sensibles, et reste un domaine important de la recherche et de la pratique d'irrigation. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-02-16T19:05:41.258508-05:
DOI: 10.1002/ird.2121
- Analysis of river flow regime changes related to water availability on the
Kapuas river, Indonesia- Authors: Henny Herawati; S. Suripin, S. Suharyanto, Tia Hetwisari
Abstract: Rivers are major sources of fresh water, which is a basic need in society. The availability of water is affected by river basin characteristics such as rainfall and land cover type. Along with population and economy growth, there has been a change in land use that leads to changes in land cover types, thereby changing the river flow regime and affecting the availability of water in the river. Thus it is necessary to analyse water flow regime changes in the river to determine water availability for proper action plans in the future. Studies on these aspects were conducted in the Kapuas River Basin with an area of about 100 000 km2, in West Kalimantan, Indonesia. The study was conducted by analysing the trend of annual rainfall and change of land cover during the last three decades, by analysing land cover types and comparing the availability of water in the Kapuas River from measurement results in 2002 and 2012. The results showed that the rainfall trend had increased 4.3% over the last 30 years. The changes in the hydrological aspects of the study area have altered the river flow regime of Kapuas River within the last 30 years and have influenced river water availability. © 2017 The
Authors . Irrigation and Drainage published by John Wiley & Sons Ltd.Les rivières sont les principales sources d'eau douce et qui satisfont à un besoin fondamental pour la société. La disponibilité d'eau est affectée par les caractéristiques du bassin versant telles que la répartition des précipitations et l'occupation du sol. La croissance de la population et de l'économie changent l'utilisation des terres et les types de couverture terrestre, modifiant ainsi le régime d'écoulement de la rivière et la disponibilité en eau dans les rivières. Ainsi, il est nécessaire d'analyser les changements de régime de la rivière pour déterminer la disponibilité de l'eau pour établir le véritable plan d'action à l'avenir. Les études sur ces aspects ont été menées dans le bassin hydrographique de Kapuas avec un bassin versant d'environ 100 000 km2, dans l'ouest de Kalimantan (Indonésie). L'étude pour évaluer la disponibilité de l'eau dans la rivière Kapuas a été réalisée en analysant la tendance des précipitations annuelles et les changements de la couverture terrestre au cours des trois dernières décennies en se basant sur des campagnes de mesures en 2002 et 2012. Le résultat a montré la tendance à l'augmentation des précipitations de 4.3% au cours des 30 dernières années. Les changements hydrologiques dans la zone d'étude ont influencé le régime d'écoulement de la rivière Kapuas, et altéré la disponibilité de l'eau dans la rivière Kapuas, Indonésie. © 2017 The
Authors . Irrigation and Drainage published by John Wiley & Sons Ltd.
PubDate: 2017-02-15T22:25:32.932206-05:
DOI: 10.1002/ird.2103
- Simulation of Irrigation Uniformity and Optimization of Irrigation
Technical Parameters Based on the SIRMOD Model under Alternate Furrow
Irrigation- Authors: Di Wu; Jingyuan Xue, Xiaodong Bo, Weichao Meng, Youjie Wu, Taisheng Du
Abstract: To evaluate the irrigation distribution uniformity and optimize the suitable combination of irrigation technical parameters for alternate furrow irrigation (AFI) and conventional furrow irrigation (CFI), field experiments on maize were conducted during 2010 and 2012 at the Shiyanghe Experimental Station in the arid area of north-west China. A surface irrigation simulation model (SIRMOD) was used to optimize the combination of irrigation technical parameters such as field slope, furrow length and inflow rate. From the distribution uniformity (DU) results calculated from measured data in field experiments, under the same kind of soil texture, using the AFI method in the field could improve irrigation distribution uniformity for 9.67, 3.16 and 3.44% under a slope 1.5, 2.0 and 3.0‰ respectively; the relative error of DU between the simulation value from SIRMOD and the calculated value from field experiment was 4.25%, which was in an acceptable range. On the other hand, combinations of irrigation technical parameters of the CFI and AFI methods were simulated using SIRMOD with the distribution uniformity being the evaluation index. For the irrigation technical parameters, field slope ranging from 0 to 3.0‰, inflow rate from 1.0 to 8.0 l s−1 and furrow length from 25 to 300 m were chosen in this paper. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Pour évaluer l’uniformité de la distribution de l’irrigation et optimiser la combinaison appropriée de paramètres techniques d’irrigation à la raie selon une méthode alternative (AFI) et la méthode conventionnelle (CFI), des expériences de terrain sur du maïs ont été menées en 2010 et 2012 à la station expérimentale de Shiyanghe, dans la zone aride du nord-ouest de la Chine. Le modèle de simulation de l’irrigation de surface (SIRMOD) a été utilisé. Les paramètres techniques d’irrigation étudiés ont été la pente du champ, la longueur du sillon et le taux d’entrée. Les résultats d’uniformité de distribution (DU) calculés donnent, pour des textures de sol comparables, sont supérieurs de 9.67, 3.16 et 3.44% pour des pentes de 1.5, 2.0 et 3.0‰ respectivement; l’erreur relative de du entre la valeur de simulation de SIRMOD et la valeur calculée à partir de l’expérience sur le terrain était de 4.25%, ce qui était dans une plage acceptable. Pour des pentes allant de 0 à 3.0‰, les paramètres techniques optimaux d’irrigation donnent des taux d’entrée allant de 1.0 à 8.0 l s−1 et des longueurs de sillons allant de 25 à 300 m. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-02-15T01:50:30.650549-05:
DOI: 10.1002/ird.2118
- Efficient Design of Drip Irrigation System using Water and Fertilizer
Application Uniformity at Different Operating Pressures in a Semi-Arid
Region of India- Authors: Mukesh Kumar; Rohitashw Kumar, T.B.S. Rajput, Neelam Patel
Abstract: Performance evaluation of irrigation has been an important area of research for better management of water resources. The present study was conducted to evaluate the effect of drip lateral lengths and system operating pressures on water and fertilizer application uniformity at the Indian Agricultural Research Institute (IARI), New Delhi, India. The following parameters of nutrients and water were studied to design and evaluate the performance of drip irrigation systems: (i) uniformity coefficient; (ii) discharge variation; (iii) distribution uniformity; (iv) statistical uniformity. Drip-line lengths and system operating pressures (P
PubDate: 2017-02-13T22:10:32.434217-05:
DOI: 10.1002/ird.2108
- Effect of Unsaturated Expansive Soils on Canal Linings: A Case Study on
the Tabriz Plain Canal, Iran- Authors: Fariba Behrooz Sarand; Masoud Hajialilue-Bonab
Abstract: Because of the linear nature of water conveyance projects, they include various geological formations and are usually in contact with water. For these reasons, most constructed irrigation and drainage networks are subject to deformation and displacement due to problematic soils. One of these problematic beds is unsaturated expansive soil. Unreinforced trapezoidal canals are damaged when constructed on these types of soils. In the present study, this phenomenon has been studied using field observations and numerical modelling. In practice, a filter layer is used to reduce soil swelling effects on the canal lining in the Tabriz plain project. To investigate the performance of this layer, the amount of soil swelling and relative displacement of the canal section panels are measured by recording of surveying points. This phenomenon is also modelled numerically. Using the results obtained, the swelling of the bed soil is calculated at different parts of the canal section with the filter and without it and the locations of maximum movements are determined. In order to predict the interaction behaviour between unsaturated expansive soil and concrete lining under different moisture conditions, a special constitutive unsaturated soil behaviour model has been selected in the software. The results of analysis show the location of maximum deformation and stress concentration on the canal section. Using these results, the effect of joint locations to reduce the destructive interaction force can be obtained. In addition, comparison between the results of numerical modelling and field data illustrates acceptable accuracy of the numerical modelling. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Les canaux de drainage et d'irrigation sont par essence des ouvrages linéaires et recoupent diverses formations géologiques; ils sont en outre habituellement en contact avec l'eau. Dans certains matériaux problématiques, comme les sols expansifs, les canaux se déforment et se déplacent s'ils ne sont pas protégés. Dans la présente étude, dans la plaine de Tabriz, ce phénomène a été étudié en utilisant des observations de terrain et la modélisation numérique. Dans la pratique, une couche de filtre est utilisée pour réduire les effets du gonflement du sol sur la doublure du canal. Pour la recherche de la performance de cette couche, le gonflement du sol et le déplacement relatif de sections de canal sont mesurés par relevé topographique précis. Le phénomène est modélisé numériquement et calibré. Le gonflement du sol est ensuite calculé pour différentes parties du canal avec et sans filtre, et les emplacements des mouvements maximaux sont déterminés. Afin de prédire le comportement de l'interaction entre le sol expansif insaturé et le revêtement en béton sous différentes conditions d'humidité, un modèle constitutif spécial de comportement du sol insaturé est choisi dans le logiciel. Les résultats d'analyse indiquent l'emplacement de déformation maximale et la concentration de contraintes par section de canal. A partir de quoi, on déduit l'implantation de joints de déformation pour réduire la force d'interaction. En outre, la comparaison entre les résultats de modélisation numériques et les données de terrain illustre une précision acceptable de la modélisation numérique. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-02-10T05:45:51.82653-05:0
DOI: 10.1002/ird.2113
- Field Study of Variable Rate Irrigation Management in Humid Climates
- Authors: Ruixiu Sui; Haijun Yan
Abstract: Comparison of variable rate irrigation (VRI) management with uniform rate irrigation (URI) management in soybean and corn crops was studied for 2 years in Stoneville, Mississippi, USA. The experiments were conducted on two 6.7 ha fields. Each of them was equally split into two sectors. VRI management was performed in one sector and URI management in the other. A centre pivot VRI system was used for delivering irrigation water. Soil apparent electrical conductivity (EC) of the fields was used to delineate VRI management zones and create a VRI prescription map. The VRI treatment used 25% less irrigation water and produced 2.8% more yield in soybean and 0.8% more yield in corn than the URI treatment. Irrigation water productivity (WP) of soybean under VRI management was 0.84 kg m−3 which is 31.2% higher than URI. The WP of corn under VRI management was 1.69 kg m−3, 27.1% higher than URI. Yield of the rainfed treatment was significantly lower than the VRI and URI treatments for both soybean and corn in the 2015 season (p
PubDate: 2017-02-09T05:30:32.584034-05:
DOI: 10.1002/ird.2111
- Lake Urmia Basin Drought Risk Management: A Trade-Off Between Environment
and Agriculture- Authors: M. Moghaddasi; S. Morid, M. Delavar, H. Hossaini Safa
Abstract: The increasing severity of drought worldwide and recent environmental efforts to restore wetlands have put more pressure on management of water resources.The Lake Urmia Basin is an excellent example of this; the lake has been shrinking for the last two decades, agricultural water demand is growing and frequent drought has affected the basin negatively. The present study is part of the Lake Urmia drought risk management (DRM) that suggests a drought warning system with measures to reduce agricultural water consumption and allocate a reasonable amount of water for the lake at each drought level. The approaches to reduce agricultural demand include reductions in cropped area and deficit irrigation; these have been accepted by stakeholders and are calculated by means of optimization models. Strategies to allocate water to Lake Urmia include full allocation of 3100 MCM yr−1 (the new water allocation of the lake) or up to 65% partial allocation of this amount in accordance with the severity of drought. These policies were simulated for the agricultural and environmental sectors throughout the historical and generated time series for streamflow. The results of simulation show that the new water allocations put increasing pressure on the agricultural sector and the basin will remain under water scarcity for more than 50% of the time after applying the DRM. It is a unique way to save the lake, which will otherwise dry up within a decade. The methodology can be recommended to model components of similar drought plans which will benefit from its applicability and objectivity. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.L'intensité croissante de la sécheresse dans le monde entier et les efforts environnementaux récents pour restaurer les zones humides ont mis plus de pression sur la gestion des ressources en eau. Le bassin du lac Urmia est un excellent exemple de ceci; le lac diminue depuis les deux dernières décennies, la croissance de la demande en eau agricole et de fréquentes sécheresses ont affecté négativement le bassin. La présente étude fait partie de la gestion de la sécheresse Urmia Risk Lake (DRM) qui suggère un système d'alerte à la sécheresse avec des mesures visant à réduire la consommation d'eau agricole et allouer une quantité raisonnable de l'eau pour le lac à chaque niveau de la sécheresse. Les approches visant à réduire la demande agricole comprennent la réduction des superficies cultivées et l'irrigation déficitaire; ceux-ci ont été acceptées par les parties prenantes et sont calculées au moyen de modèles d'optimisation. Les stratégies visant à allouer l'eau au lac Urmia comprennent l'allocation complète de 3100 MCM par an (la nouvelle répartition de l'eau du lac) ou jusqu'à l'affectation partielle de 65% de ce montant en fonction de l'intensité de la sécheresse. Ces politiques ont été simulées pour les secteurs de l'agriculture et de l'environnement tout au long de la série historique de données et généré des séries temporelles de débit. Les résultats de la simulation montrent que les nouvelles allocations d'eau exercent une pression croissante sur le secteur agricole et le bassin resteront sous le seuil de pénurie d'eau pour plus de 50% du temps après l'application du DRM. C'est le seul moyen pour sauver le lac, qui, autrement, se tarirait en une décennie. La méthodologie peut être recommandée pour modéliser les composantes d'autres plans de sécheresse similaires qui bénéficieront de son applicabilité et son objectivité. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-02-08T00:02:58.087815-05:
DOI: 10.1002/ird.2112
- Lake Basaka Expansion: Challenges for the Sustainability of the Matahara
Irrigation Scheme, Awash River Basin (Ethiopia)- Authors: Megersa Olumana Dinka
Abstract: The Matahara Sugar Estate (MSE), after nearly 60 years of irrigation, is experiencing the effects of waterlogging and salinization in some fields. The problem is believed to be the result of the expansion of (saline and alkaline) Lake Basaka towards the plantation fields. The objective of this study was to determine the geometry of the lake (area and shape) in roughly the past half- century (1957–2015) from both Landsat images and local information and then assess its negative effects on MSE's soil and water quality. Monthly groundwater (GW) depth was monitored using piezometer tubes. Water and soil samples were collected from each of the piezometer locations and analysed for important physico-chemical parameters. The results indicate that the lake expanded approximately 47.3 km2 in the past half-century. The soil quality was found to be very poor in plantation sections with very shallow GW depth and severe salinity conditions. The lake, as revealed by the results, is intruding into the groundwater system of MSE on the Abadir side. Assuming continuation of the past trends, the lake is expected to inundate parts of MSE in the next few years and, hence, challenge the production and productivity of MSE significantly. The lake has the potential to join the Awash River, thereby impacting all downstream irrigation developments in the basin and the livelihood of the people depending on the water resources. As the area is situated in the uppermost part of Main Ethiopian Rift Valley, other factors are expected to exacerbate its expansion even in the future. Overall, the study results present the potential damage caused by the lake to MSE and provides valuable information for the reclamation measures to be taken for the sustainability of MSE. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Le Matahara Sugar Estate (MSE), subit après 60 ans d'irrigation les effets de l'engorgement et de la salinisation dans certains domaines. Le problème est considéré comme le résultat de l'expansion du lac Beseka et de ses solutions saline et alcaline vers les champs de la plantation. L'objectif de cette étude était de déterminer la géométrie du lac (surface et forme) dans le passé sur un demi-siècle (1957 à 2015) à partir des deux images Landsat et de l'information locale, puis d'évaluer ses effets négatifs sur les sols et l'eau de MSE. La profondeur des eaux souterraines a été contrôlée en utilisant des tubes piézométriques. Des échantillons d'eau et de sol ont été prélevés dans chacun des emplacements de piézomètres et analysés pour les paramètres physico-chimiques importants. Les résultats indiquent que le lac s'est agrandi d'environ 47.3 km2 en un demi-siècle. La qualité du sol se trouve être très pauvre là où la nappe est peu profonde et le sol fortement salinisé. Le lac, tel que révélé par les résultats, empiète dans le système des eaux souterraines de MSE sur le côté Abadir. En supposant que les tendances observées se poursuivent, le lac devrait inonder des parties significatives de MSE dans les prochaines années et, par conséquent, impacter sa production et sa productivité. Le lac a le potentiel pour rejoindre la rivière Awash, menaçant ainsi tous les projets d'irrigation en aval et les moyens de subsistance de la population. Comme la zone inondée est située dans la partie supérieure de MSE, d'autres facteurs devraient aggraver son expansion dans le futur. Dans l'ensemble, les résultats de l'étude présentent les dommages potentiels causés par le lac de MSE et fournissent des informations précieuses pour les mesures de remise en état et la durabilité du MSE. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-02-07T23:51:35.190382-05:
DOI: 10.1002/ird.2114
- Basil root water uptake derived models under combined water and nitrogen
deficit conditions- Authors: Hossein Babazadeh; Mahdi Sarai Tabrizi, Mehdi Homaee
Abstract: The objective of this research was to introduce and evaluate derived models under simultaneous water and nitrogen deficit stress conditions and consequently calibrating their parameters for basil. Therefore to do so, in order to introduce and evaluate derived models under simultaneous water and nitrogen deficit stress conditions, derived models from the composition of Mitscherlich–Baule (MB) for nutrient stress conditions and the models of Feddes (F), van Genuchten (VG), recommended exponential (EXP) and Homaee (H) for water stress conditions and also the composition model of Liebig–Sprengel (LS) for nutrients and the model of Feddes (F) for water stress conditions were presented and evaluated. This experiment was conducted with four irrigation water quantity levels of 120, 100, 80 and 60% of crop water requirement and four nitrogen fertilizer levels of 100, 75, 50 and 0% of fertilizer requirement based on a soil fertility test with three replicates. The results indicated that of the evaluated models, based on calculated statistical indices, the derived models of MB-EXP, MB-F, MB-VG and MB-H (mentioned above) had the best fitting on the measured data, respectively, compared to actual data. The results of calculated statistics to compared models based on the different nitrogen and water irrigation levels indicated that MB-EXP and MB-F using nRMSE statistics were 2.78 and 3.64, and EF statistics of both was 0.99% and they showed the highest accuracy in estimating basil yield. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.L'objectif de cette recherche était de présenter et d'évaluer le stress hydrique et la sensibilité aux nutriments du basilic à partir de modèles dérivés sous différents stress simultanés, et d'étalonner leurs paramètres. Les modèles dérivés de la composition de Mitscherlich–Baule (MB) pour les éléments nutritifs, d'une part, les modèles de Feddes (F), van Genuchten (VG), recommandé exponentiel (EXP) et Homaee (H) pour des conditions de stress hydrique, d'autre part, ont été présentés et évalués, ainsi que le modèle de composition de Liebig–Sprengel (LS) pour les nutriments et le modèle de Feddes (F) pour des conditions de stress hydrique. Cette expérience a été menée avec quatre niveaux de quantité d'eau d'irrigation, 120, 100, 80 et 60% des besoins en eau des cultures et quatre niveaux d'engrais azotés, 100, 75, 50 et 0% des besoins en engrais basé sur le test de la fertilité du sol avec trois répétitions. Les résultats indiquent que, parmi les modèles évalués, basés sur les indices statistiques calculés, le modèle dérivé de MB-EXP, F-MB, MB-TB, et MB-H a eu le meilleur ajustement aux données mesurées, respectivement. Les résultats des statistiques des modèles calculées sur les différents niveaux d'azote et d'irrigation de l'eau indiquent que MB-EXP et MB-F en utilisant des statistiques nRMSE étaient 2.78 et 3.64, et que leurs statistiques EF étaient de 0.99%; ils ont montré en outre la plus grande précision dans l'estimation du rendement du basilic. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-02-07T04:55:31.850776-05:
DOI: 10.1002/ird.2104
- Influence of cover cropping on water uptake dynamics in an irrigated
Mediterranean vineyard- Authors: A. Tomaz; C.A. Pacheco, J.M. Coleto Martinez
Abstract: As a result of its physiological characteristics, vine's yield and quality responses are greatly affected by water availability in the soil. Knowledge about water uptake of grapevines in pedoclimatic conditions of high water availability is essential when considering the increasing use of irrigation in a previously rainfed crop. We studied the water uptake of irrigated grapevines under different soil covers. The study was carried out over 2 years in southern Portugal, a Mediterranean climate region, in ‘Aragonez’ grapevines planted in Vertisols. A cover crop was sown in half the area while maintaining the permanent resident vegetation in the remaining area. Five levels of annual irrigation supply were applied: 200, 150, 100 and 50 mm, and no irrigation. Soil moisture was monitored every 2 or 3 weeks, and weekly after the start of irrigation. Results show that water uptake in the interrows did not cease after the beginning of irrigation. Water uptake by the vines occurred to depths of approximately 3 m, hence 7.5 times greater than the cover crop root system depth. Results suggest that over time, the presence of the cover crop forces the vine root system, mainly its thinner roots, to seek water in increasingly deeper soil compartments. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.En raison de ses caractéristiques physiologiques, le rendement et les réponses qualitatives de la vigne sont grandement affectés par la disponibilité de l'eau dans le sol. La connaissance de la dynamique de l'absorption de l'eau par la vigne dans des conditions pédoclimatiques de forte disponibilité en eau est essentielle lorsque l'on considère l'utilisation croissante de l'irrigation dans une culture jusqu'à récemment pluviale. Nous avons étudié le prélèvement en eau des vignes irriguées sous différentes couvertures du sol. L'étude a été réalisée sur deux ans dans le sud du Portugal, une région avec un climat de type méditerranéen, dans les vignes de la variété ‘Aragonez’ (Vitis vinifera L. syn. ‘Tempranillo’) installées dans des vertisols. Une culture de couverture a été semée dans moitié de la zone d'étude, tout en maintenant la végétation résidente dans la superficie restante. Cinq niveaux d'irrigation annuelle ont été appliqués: 200, 150, 100 et 50 mm, et pas d'irrigation. L'humidité du sol a été contrôlée toutes les deux ou trois semaines, et chaque semaine après le commencement de l'irrigation, avec des sondes à neutrons desservies par 63 tubes d'accès. Les résultats montrent que l'extraction de l'eau dans les interlignes n'a pas cessé après le commencement de l'irrigation. En outre, l'absorption d'eau par les vignes a eu lieu à des profondeurs d'à peu près 3 m, donc 7.5 fois supérieures à la profondeur des racines de la culture de couverture. Les résultats suggèrent qu'au cours du temps, la présence de la culture de couverture force le système racinaire de la vigne, principalement ses racines plus fines, à chercher l'eau dans des compartiments plus profonds du sol. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-02-03T06:50:56.170598-05:
DOI: 10.1002/ird.2115
- Evaluation of Drip Irrigation System Uniformity on Cotton Yield in an Arid
Region using a Two-Dimensional Soil Water Transport and Crop Growth
Coupling Model†- Authors: Jun Wang; Jiusheng Li, Hongjie Guan
Abstract: Appropriate drip irrigation system uniformity can maintain a higher crop yield and reduce the initial investment of the system. In this study, investigating the optimal drip system uniformity for cotton, a two-dimensional soil water transport and crop growth coupling model was calibrated and validated by soil water dynamics, crop growth indices and cotton yield obtained from mulched drip irrigation field experiments in an arid region of Xinjiang Uygur Autonomous Region, China. The model performed well with the normalized root mean square error of 2.6–22.6% for soil moisture, 6.3–14.1% for leaf area index, 4.9–7.2% for above-ground biomass, and with the difference ranging from 2.5 to 8.2% for seed cotton yield (SCY). Next, SCYs were simulated under five Christiansen uniformity coefficients (CUs) of 55, 65, 75, 85 and 95% with three irrigation levels of 50, 75 and 100% full irrigation treatment. The predicted SCY was found to decrease as CU decreased under different irrigation treatments, and the more obvious effect of CU on SCY at 75 and 100% full irrigation treatment was obtained. In addition, SCY increased by 2.8–8.0% when CU increased from 55 to 75%, and increased by 0.1–4.6% when CU increased from 75 to 95%. Therefore, a target drip irrigation uniformity of CU = 75% was recommended to obtain a higher cotton yield, while maintaining a lower installation cost in the arid region. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Un système d'irrigation au goutte à goutte avec une uniformité ajustée peut maintenir le rendement plus élevé des cultures tout en réduisant l'investissement initial du système. Dans cette étude, pour étudier l'uniformité optimale du système goutte à goutte pour le coton, un modèle 2D couplé de transport de l'eau et de la croissance des cultures a été calibré et validé pour la dynamique de l'eau du sol, les indices de croissance des cultures et les rendements de coton. Les données de calage et de validation provenaient d'une expérimentation de terrain en irrigation au goutte à goutte paillée dans une région aride de la région autonome ouïgoure du Xinjiang (Chine). Le modèle avait de bonnes performances avec une erreur quadratique moyenne de 2.6 à 22.6% pour l'humidité du sol, de 6.3 à 14.1% pour l'indice de surface foliaire, 4.9 à 72% pour la biomasse aérienne, et avec des différences allant de 2.5 à 8.2% pour le rendement en du coton graine (SCY). Ensuite, les SCY ont été simulés pour cinq coefficients d'uniformité de Christiansen (CU) de 55, 65, 75, 85 et 95% avec trois niveaux de 50, 75 et 100% d'allocation d'eau. La SCY prédite diminue avec le CU pour les différents traitements d'irrigation, et de l'effet le plus évident de CU sur SCY est de 75 et 100% du traitement de l'irrigation complète, respectivement. En outre, SCY a augmenté de 2.8 à 8.0% lorsque CU a augmenté de 55 à 75%, et a augmenté de 0.1 à 4.6% lorsque CU passait de 75 à 95%. Par conséquent, une uniformité de CU de 75% a été recommandée pour obtenir un rendement plus élevé du coton, tout en maintenant un coût d'installation faible en région aride.
PubDate: 2017-02-02T22:05:42.951303-05:
DOI: 10.1002/ird.2105
- Yield and Dry Matter Simulation Using the Saltmed Model for Five Quinoa
- Authors: Filali Kaoutar; Hirich Abdelaziz, Benlhabib Ouafae, Choukr-Allah Redouane, Ragab Ragab
Abstract: The frequent drought in the Mediterranean region requires better water and crop management. Selection of suitable drought-tolerant crops and the application of water-saving strategies are essential.For this reason, a drought-tolerant crop, quinoa, was selected to test its suitability to be grown under Morocco's conditions. In 2012, five accessions of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) were studied in a field in Agadir, Morocco. Four irrigation levels were applied; the control treatment received 100% of the crop water requirement and three other treatments received 75, 50 and 25% of the crop water requirement.The SALTMED model was calibrated using yield and total dry matter data obtained from the control treatment for each accession. The accessions differed in plant height, growth stage duration, harvest date, harvest index, leaf area index and photosynthesis efficiency. The SALTMED model simulated the total dry matter and grain yield for the five quinoa accessions under the different deficit irrigation regimes with reasonable precision, as confirmed by the values of coefficient of determination, R2 of 0.96 and 0.92, respectively.The results indicate that deficit irrigation at 75% would only reduce the yield of accession L142 by 5%. Therefore, L142 was recommended to the growers in Morocco. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.La sécheresse fréquente dans la région méditerranéenne exige une meilleure gestion de l'eau et des cultures. La sélection des cultures résistantes à la sécheresse et l'application de stratégies d'économie d'eau sont essentielles.Pour cette raison, une culture tolérante à la sécheresse, le quinoa, a été choisie pour tester son aptitude à se développer dans les conditions du Maroc. En 2012, cinq accessions de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) ont été étudiées dans un champ à Agadir (Maroc). Quatre niveaux d'irrigation ont été appliqués, le traitement de contrôle a reçu 100% des besoins en eau des cultures et trois autres traitements 75, 50 et 25%, respectivement.Le modèle SALTMED a été calibré en utilisant le rendement et les données totales de matière sèche obtenues à partir du traitement de contrôle pour chaque accession. Les accessions différaient par la hauteur de la plante, la durée de phase de croissance, la date de récolte, l'indice de récolte, l'indice de surface foliaire et l'efficacité de la photosynthèse. Le modèle SALTMED a simulé le rendement en matière sèche et le rendement en grains pour les cinq accessions de quinoa sous les différents régimes d'irrigation déficitaire avec une précision raisonnable, telle que confirmée par les valeurs de coefficient de détermination R2 de 0.96 et 0.92 respectivement.Les résultats indiquent que l'irrigation déficitaire à 75% réduirait le rendement de 5%. Par conséquent, ce type d'irrigation déficitaire a été recommandé aux producteurs au Maroc. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-02-02T21:10:27.861663-05:
DOI: 10.1002/ird.2116
- Analysis of the Performance of Government Investment and Interventions to
Promote Small-Scale Irrigation Works in China's Major Grain-Producing
Areas-Based on the Two-Step Model of Malmquist-FGLS- Authors: Fang Luo; Weimin Ma, Caihong Sun, Miao Tian, Yewang Zhou
Abstract: China's major grain-producing areas have the important role of ensuring the nation's grain security. Farmland water conservation projects, which are financed by government investment and promoted by additional government policies, are vital for grain and agricultural production. Analysing the determinants of good performance of farmland water conservation, and the performance of government investments and interventions in major grain-producing areas, are important for understanding whether the scale and structure of investment are reasonable and, hence, efficient.We apply the data envelopment analysis (DEA) Malmquist index method and panel data feasible generalized least squares (FGLS) model to data from China's major grain-producing areas between 1990 and 2014. Based on this two-step Malmquist and FGLS model, we estimate the performance of farmland water conservation and the determinants of performance, emphasizing the effects of government investment and other public policies.The results show that current investment policies do not result in efficient performance in farmland water conservation projects. The scale of investment is too small and its structure needs to be adjusted. In contrast, increasing the level of economic development promotes the performance of these investments. However, rural education focusing on urban jobs rather than on modern farming skills pulls in the opposite direction. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Les grandes zones productrices de céréales de Chine engagent une importante action afin d'assurer la sécurité en grains de la nation. Les projets de conservation de l'eau à la ferme, qui sont financés par le gouvernement et promus par différentes incitations gouvernementales, sont vitaux pour le grain et la production agricole. L'analyse de la performance des investissements et des interventions gouvernementales permet de comprendre si l'ampleur de l'ouvrage et de l'investissement sont raisonnables, et, de là, de conclure sur l'efficacité de la politique gouvernementale.Nous appliquons la méthode de l'indice de Malmquist DEA et le modèle Data Panel MCGR aux données de grandes zones productrices de céréales de la Chine entre 1990 et 2014. Cette méthode permet de mesurer le rendement des investissements et ses déterminants, et de justifier de l'investissement du gouvernement et des effets de ses politiques.Les résultats ont montré que les politiques du gouvernement de conservation de l'eau des terres agricoles vont à l'encontre de la performance des investissements: l'échelle de l'investissement est trop petite et sa structure doit être ajustée. En corollaire, l'augmentation du niveau d'investissement en favorise la performance. Egalement, l'éducation en milieu rural, qui cible les activités urbaines plutôt que l'attractivité de l'agriculture moderne, tire dans le mauvais sens. Enfin, nous suggérons de revoir l'assiette des recettes fiscales pour les gouvernements locaux et nationaux.
PubDate: 2017-02-02T00:50:30.210391-05:
DOI: 10.1002/ird.2109
- Water Deficit Irrigation and Nitrogen Response of Sudan Grass under Arid
Land Drip Irrigation Conditions- Authors: Samir G. Al-Solaimani; Fahad Alghabari, Muhammad Zahid Ihsan, Shah Fahad
Abstract: The present study evaluated the interactive effect of water deficit irrigation (WDI) and nitrogen application on Sorghum sudanense growth, biomass accumulation, nitrogen content and water productivity for two consecutive seasons and three cuts. The WDI of 50, 30 and 10% depletion ratios (different application rate and frequency) along with four levels (0, 100, 200 and 300 kg ha−1) of nitrogen fertilizer were applied in three splits. The WDI of 10% depletion ratio recorded significantly higher (15–17%) fresh and dry biomass accumulation of both leaf and stem as compared with WDI of 50%. Nitrogen application improved all growth traits irrespective of the applied levels of WDI, season and cut number. The interaction of WDI of 30% depletion ratio and N200 outcompeted all other treatments for plant nitrogen and protein contents, as the resulting increment was 10–22% higher as compared to control. Of the different cut numbers, the first cutting ascribed the maximum value for plant protein contents and stated up to 32% improvement over second and third cuttings. By increasing the rate of nitrogen application, a significant increment in crop water productivity was also measured that attributed at least a threefold higher value for stem over leaf. In essence, WDI of 10% depletion ratio and nitrogen rate of 200 kg ha−1 were the optimum levels that improved Sudan grass growth, biomass and water use efficiency; moreover, the 30% depletion ratio favoured plant nitrogen content. By using a WDI approach, we can improve our forage yield with a limited amount of water by increasing irrigation frequency. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.La présente étude a évalué l'effet interactif de l'irrigation déficitaire (WDI) et de la fertilisation azotée sur la croissance du sorgho du Soudan, sur l'accumulation de biomasse, la teneur en azote et la productivité de l'eau pendant deux saisons consécutives et trois coupes. On a appliqué des déficits hydriques de 50, 30 et 10% (taux d'application et fréquence différents) ainsi que quatre doses (0, 100, 200 et 300 kg ha−1) d'engrais azotés. Le WDI de 10% a permis l'accumulation de biomasse fraiche et de tiges de 15 à 17% par rapport à l'IDM 50. L'application d'azote a permis d'améliorer tous les caractères de la croissance, indépendamment des niveaux appliqués de WDI, de la saison et du nombre de coupes. L'interaction du WDI de 30% et du traitement N200 a dépassé tous les autres traitements pour les teneurs en protéines et azote des plantes, l'augmentation obtenue étant supérieure de 10 à 22% par rapport au témoin. Parmi les différentes coupes, la première a atteint la valeur maximale pour la teneur en protéines végétales, de 32% supérieure aux première et deuxième coupes. En augmentant la dose d'azote, on a également mesuré un saut significatif de la productivité de l'eau de la culture avec des valeurs trois fois supérieures pour le tronc à celles obtenues sur la feuille. En outre, le WDI de 10% et le taux d'azote de 200 kg ha−1 étaient les valeurs optimales qui amélioraient la croissance de Sorgho du Soudan, la biomasse et l'efficacité de l'utilisation de l'eau. En utilisant l'approche WDI, nous pouvons améliorer le rendement fourrager avec une quantité limitée d'eau en augmentant la fréquence d'irrigation.
PubDate: 2017-01-24T21:25:34.673934-05:
DOI: 10.1002/ird.2110
- Diagnosing Drainage Problems in Coastal Areas Using Machine-Learning and
Geostatistical Models- Authors: Abdullah Darzi-Naftchali; Fatemeh Karandish, Ahmad Asgari
Abstract: This study focuses on diagnosing drainage problems in the coastal areas of Iran by using geostatistical methods, support vector machines (SVMs) and the adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS). Groundwater level (WD) and quality were monitored at 37 shallow wells scattered over a 25 000 ha area at different times. Using prepared raster maps of pH, ESP, EC and WD by the best method, drainage problems were categorized into eight classes. Both SVM and ANFIS models significantly improved predicted data for pH, ESP, EC and WD compared with geostatistical models, while SVMs provided slightly better results which were used for further analysis. More than 60% of the area needs drainage to lower the groundwater table in pre-planting and post-harvest periods, while during the growing seasons, more than about 72% of the area requires drainage for salinity control. Based on the results, identifying drainage problems at basin scale is possible with cost-efficient machine learning models with minimum time and data requirements and investment for detailed field surveys. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Cette étude porte sur le diagnostic des problèmes de drainage dans les zones côtières de l'Iran en utilisant différents outils, à savoir des méthodes géostatistiques, des machines supports de vecteurs (SVM) et le système adaptatif d'inférence neuro-floue (ANFIS). Le niveau et la qualité des eaux souterraines (DEO) ont été suivis dans le temps sur 37 puits peu profonds disséminés sur une zone de 25 000 ha. Les problèmes de drainage ont été répartis en huit classes en utilisant des cartes raster préparées avec des paramètres sélectionnés avec la meilleure méthode. Les deux modèles SVM et ANFIS ont considérablement amélioré les prédictions pour le pH, ESP, CE et WD par rapport aux modèles géostatistiques, alors SVMs fournissent des résultats légèrement meilleurs, qui ont été utilisés pour une analyse ultérieure. Sauf pour moins de 3% de la zone d'étude, le drainage doit être amélioré pour toutes les périodes. Plus de 60% de la surface a besoin de drainage pour abaisser la nappe phréatique dans les périodes pré-plantation et post-récolte, alors que pendant les saisons de croissance, plus d'environ 72% de la surface nécessite un drainage pour le contrôle de la salinité. D'après les résultats, l'identification des problèmes de drainage à l'échelle du bassin est possible grâce à des modèles d'apprentissage peu couteux, tout en nécessitant un minimum d'investissement en données de terrain et en temps pour les enquêtes détaillées sur le terrain. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-01-23T21:35:31.534992-05:
DOI: 10.1002/ird.2107
- Calibration and Sensitivity Analysis of Sahysmod for Modeling Field Soil
and Groundwater Salinity Dynamics in Coastal Rainfed Farmland- Authors: Rongjiang Yao; Jingsong Yang, Danhua Wu, Wenping Xie
Abstract: Understanding water and salt balances in salt-affected farming areas is becoming increasingly important because of the growing public interest in controlling salinization. An integrated spatial-agro-hydro-salinity model (SahysMod) was used to model field soil and groundwater salinity dynamics in coastal rainfed farmland, and calibration, error analysis, and sensitivity analysis were performed for the SahysMod model. Results indicated that a leaching efficiency ranging between 0.4 and 0.7 in the root zone, hydraulic conductivity of 0.2 m day−1 and leaching efficiency of 1.2 in the aquifer produced model results best matching the measured data. The predicted root zone soil salinity, average groundwater salinity and level data showed agreement with the observed values when using the determined parameters. Leaching efficiency of the root zone, hydraulic conductivity and leaching efficiency of the aquifer were the most sensitive parameters for soil salinity, groundwater table and groundwater salinity, respectively. Soil and groundwater salinity were moderately sensitive to effective porosity of the root zone and hydraulic conductivity of the aquifer, whereas groundwater level was not sensitive to the leaching efficiency of soil and aquifer. It could be concluded that the SahysMod model can be used as a successful tool to model field water and salt balances in soil and aquifers in a coastal rainfed agroecosystem. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Comprendre les bilans d'eau et de sel dans les zones agricoles salinisées devient de plus en plus important en raison de l'intérêt public croissant dans la lutte contre la salinisation. Un modèle spatial agro-hydro-salinité intégrée (SahysMod) a été utilisé pour modéliser la dynamique de la salinité du sol et des eaux souterraines dans une terre agricole pluviale côtière. L'étalonnage, l'analyse d'erreur, et l'analyse de sensibilité ont été réalisés à partir de données de terrain pour le modèle SahysMod. Les résultats ont indiqué que choisir l'efficacité de lixiviation dans la rhizosphère entre 0.4 et 0.7, la conductivité hydraulique de 0.2 m jour−1 et l'efficacité du lessivage dans l'aquifère de 1.2 produit les meilleurs résultats du modèle qui correspondent aux données mesurées sur le terrain. Avec ces valeurs de paramètres, il y a un bon accord entre les valeurs mesurées et simulées de la salinité de la rhizosphère du sol, les données moyennes de la salinité des eaux souterraines et leur niveau. L'efficacité de la lixiviation de la rhizosphère, la conductivité hydraulique et l'efficacité de lessivage de l'aquifère étaient les paramètres les plus sensibles pour la salinité du sol, la salinité de la nappe phréatique et des eaux souterraines, respectivement. La salinité des sols et des eaux souterraines ont été modérément sensibles à la porosité efficace de la rhizosphère et la conductivité hydraulique de l'aquifère, alors que le niveau des eaux souterraines n'a pas été sensible à l'efficacité de lessivage des sols et des aquifères. On pourrait en conclure que le modèle SahysMod peut être utilisé comme un outil efficace pour modéliser les bilans hydriques et salins dans le sol et l'aquifère d'un agroécosystème côtier et pluvial.
PubDate: 2017-01-23T21:30:34.181931-05:
DOI: 10.1002/ird.2106
- Modelling of Response of the Growth and Yield of Soybean to Full and
Deficit Irrigation by Using Aquacrop- Authors: Omotayo B. Adeboye; Bart Schultz, Kenneth O. Adekalu, Krishna Prasad
Abstract: The use of crop yield models is important in simulating and predicting yield of crops and in making decisions under changing climate conditions, in order to optimize production. In this study the AquaCrop model was calibrated and validated to predict canopy cover, dry above-ground biomass, yield, evapotranspiration, soil moisture content and water productivity of soybeans. The study was conducted in Ile-Ife, Nigeria, for two seasons. Treatments were full irrigation and different deficit irrigation applications during the growth stages: flowering, pod initiation, pod filling and maturity. Calibration and validation were done by using the 2013 and 2013/2014 data sets respectively. The coefficient of determination, root mean square error, normalized root mean square error, Nash–Sutcliffe model efficiency coefficient and degree of agreement were used to test the performance of the model. AquaCrop overestimated biomass under deficit irrigation conditions, but performed better in simulating soil moisture under full irrigation conditions. Considering the overall performance of AquaCrop with respect to these aspects, we conclude that the model can be used for accurate prediction of yield, soil moisture and hence to optimize water productivity of soybeans at farm level and basin scale. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.L'utilisation de modèles de rendement des cultures est importante pour prédire leur rendement et prendre des décisions pour optimiser la production en fonction de conditions climatiques changeantes. Dans cette étude sur le soja, le modèle AquaCrop a été calibré et validé pour prédire la couverture foliaire, la biomasse sèche au-dessus du sol, le rendement, l'évapotranspiration des cultures, l'humidité du sol et la productivité de l'eau. L'étude a été menée en Ile-Ife (Nigéria) pendant deux saisons. Les traitements étaient l'irrigation complète et différentes niveaux d'irrigation déficitaire et l'observation portait sur différentes phases de croissance: la floraison, l'initiation des gousses, le remplissage des gousses et la maturité. La calibration et la validation ont été effectuées en utilisant les données de 2013 et 2013/2014 respectivement. Le coefficient de détermination, l'erreur quadratique moyenne, sa racine normalisée, le coefficient de Nash–Sutcliffe d'efficacité du modèle et le degré d'accord ont été utilisés pour tester les performances du modèle. AquaCrop a surestimé la biomasse dans des conditions d'irrigation déficitaire, mais fait mieux en simulant l'humidité du sol dans des conditions d'irrigation complète. Compte tenu de la performance globale d'AquaCrop, nous concluons que le modèle peut être utilisé pour la prédiction exacte du rendement et de l'humidité du sol. Il permet d'optimiser la productivité de l'eau du soja tant à l'échelle de la ferme que du bassin.
PubDate: 2017-01-20T02:55:30.378491-05:
DOI: 10.1002/ird.2073
- Identification of Potential Rainwater-Harvesting Sites for the Sustainable
Management of a Semi-Arid Watershed- Authors: R. Rejani; K.V. Rao, C.H. Srinivasa Rao, M. Osman, K. Sammi Reddy, Biju George, G.S. Pratyusha Kranthi, G.R. Chary, M.V. Swamy, P.J. Rao
Abstract: In the present study, the potential locations for constructing different water-harvesting structures in a semi-arid watershed located at Goparajpalli, in southern India, were derived using GIS in three stages. The locations were first identified based on land use land cover, land slope, rainfall characteristics, soil texture and soil depth. Then a number of structures and suitable semi-arid rainfed regions have limitations in their runoff potential availability; these locations were further optimized based on the runoff available after in situ water conservation and storage in existing water-harvesting structures. The surplus runoff volume available in a normal year after storage was estimated to be 870 000 m3. Suitable locations for 25 rock fill dams (RFD), 74 farm ponds and 5 check dams were identified. These derived sites were validated by exporting to Google Earth and investigated for their suitability with ground truth information. At present, the number of structures existing is more than the optimum number of structures derived, but they have less storage capacity. Hence those structures such as farm ponds located at potential sites are recommended for desiltation and renovation by increasing their size along with lining so that they can be utilized for rainwater harvesting and supplementary irrigation. This methodology for identification of potential locations for water-harvesting structures is less time-consuming, more precise and can be utilized for the planning of large catchments to improve the water availability and productivity. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Dans la présente étude, les emplacements potentiels pour construire des structures de collecte de l'eau dans un bassin versant semi-aride située à Goparajpalli, en Inde du Sud ont été déterminés en trois étapes en utilisant un SIG. Les lieux ont d'abord été identifiés sur la base de la couverture de l'utilisation des terres, de la pente du terrain, des caractéristiques des précipitations, de la texture et de la profondeur du sol. Ensuite, le nombre de structures de collecte et l'aptitude de la région semi-aride au stockage sont limités par le potentiel de genèse du ruissellement. Nous avons optimisé ces deux paramètres en évaluant l'écoulement disponible après la conservation et le stockage de l'eau in situ dans les structures de collecte d'eau existantes. L'excédent disponible après stockage d'eaux de ruissellement en année normale a été estimé à 870 000 m3. Des endroits appropriés pour 25 barrages en enrochement compacté (RFD), 74 étangs de ferme et 5 barrages de correction ont été identifiés. Ces sites ont été validés par l'exportation vers Google Earth et une enquête de vérité terrain. À l'heure actuelle, les structures existantes sont plus nombreuses que le nombre optimal de structures déterminées par la présente optimisation, mais sont d'une capacité de stockage moindre. Par conséquent, ces structures telles que les étangs de ferme situés sur les sites identifiés sont recommandés pour le dévasement et l'augmentation de la superficie étanchéifiée de sorte qu'ils puissent être utilisés pour collecter l'eau de pluie et l'irrigation d'appoint. Cette méthodologie pour l'identification des sites potentiels pour les structures de collecte de l'eau est rapide et précise, et peut être utilisée pour la planification des grands bassins versants pour améliorer la disponibilité de l'eau et de la productivité.
PubDate: 2017-01-20T02:49:59.429835-05:
DOI: 10.1002/ird.2101
- Estimating Technical and Irrigation Water Productivities in Rice
Production in Tamil Nadu, India- Authors: Palanisami Kuppannan; Ranganathan Coimbatore Ramarao, Senthilnathan Samiappan, Ravinder Paul Singh Malik
Abstract: The overall measure of farm-level technical efficiency is generally used to derive recommendations for the use of individual inputs. In this paper, joint estimation is made of technical and individual input-use (e.g. irrigation water productivity) efficiencies. This indicates that overall technical efficiency is not an indication of the efficiency level of all the individual inputs used. This is because the efficiency of individual inputs may vary and suggests that greater effort should be made to improve such efficiencies in comparison with overall technical efficiency. The model is applied to rice production in four tank-irrigated districts in Tamil Nadu, India, which is one of the most important tank-irrigated areas in India. The average technical efficiency is 62.8%, which indicates that in order to achieve the present level of production, 62.8% of the current level of input resources is sufficient. Average irrigation water productivity is estimated at ~34%, indicating that current output levels could be achieved with 66% less irrigation water. These findings also suggest the need for improvements in crop and water productivity. Thus, the paper makes a contribution in the form of a methodology development for possible adoption in future irrigation water productivity studies. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.La mesure globale de l'efficacité technique au niveau des exploitations est généralement utilisée pour en tirer des recommandations relatives aux allocations individuelles. Dans cet article, l'estimation conjointe est faite des données théoriques et des pratiques individuelles (par exemple, efficacité de l'utilisation de l'eau d'irrigation). Cela indique que l'efficacité technique globale ne constitue pas une indication du niveau de toutes les entrées individuelles. En effet, l'efficacité des pratiques individuelles peut varier et les résultats suggèrent que davantage d'efforts devraient être faits pour améliorer les gains d'efficacité par rapport à l'efficacité technique globale. Le modèle est appliqué à la production de riz dans quatre districts irrigués à partir de réservoirs dans le Tamil Nadu, en Inde, qui est une zone des plus importantes en Inde irriguée selon cette modalité. L'efficacité technique moyenne est de 62.8%, ce qui indique que, pour atteindre le niveau actuel de la production, 62.8% du niveau actuel des ressources d'entrée est suffisant. Le rendement hydraulique moyen de l'irrigation est estimé à ~ 34%, ce qui indique que les niveaux de sortie actuels pourraient être atteints avec 66% d'eau d'irrigation en moins. Ces résultats suggèrent également la nécessité d'améliorer la productivité des cultures et de l'eau. Ainsi, le document apporte une contribution sous la forme d'un développement méthodologique potentiellement applicable aux futures études sur l'efficacité de l'irrigation. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-01-19T22:30:42.807252-05:
DOI: 10.1002/ird.2099
- The Response Of Maize (ZEA mays L.) Grain Yield to Water and Nitrogen
Supply in An Eastern Croatian Environment†- Authors: Monika Marković; Jasna Šoštarić, Marko Josipović, Vladimir Zebec, Marija Špoljarević, Miroslav Lisjak, Tihana Teklić
Abstract: During the 3-year study, maize (Zea mays L.) production in the eastern Republic of Croatia suffered great losses due to periods of flood (2010) and drought (2011 and 2012). An excessive amount of water as well as lack of it caused variation of yield and efficiency of irrigation scheduling. Irrigation treatments included a rainfed treatment and irrigation up to soil water content 80–100% of field capacity. The nitrogen fertilization treatments were 0 (control) and 200 kg N ha−1. The analysed crop productivity parameters were 1000-grain mass and grain yield, in two hybrids. The irrigation significantly increased maize grain yield in dry years, while in the extremely wet year of 2010 yield in the irrigated plot was reduced doe to stress caused by excessive rainfall and over-irrigation. Both tested hybrids responded positively to the combination of nitrogen fertilizer and irrigation. Regardless of whether expressed on a fresh tissue or dry weight basis, the proline content in maize leaf did not show a clear effect of irrigation treatment, whereas nitrogen fertilization stimulated this amino acid accumulation. There was a close relationship established between proline in leaf dry matter in both growth stages and 1000-grain mass, as well as a weak relationship between this parameter at flowering and final grain yield. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Au cours d'une étude de 3 ans dans l'est de de la République de Croatie, le maïs (Zea mays L.) a subi de grandes pertes dues à des périodes d'inondations (2010) et de sécheresses (2011 et 2012). Une quantité excessive d'eau ainsi que son insuffisance ont provoqué des variations du rendement de la culture et de l'efficacité de la planification de l'irrigation. Les traitements d'irrigation prennent en compte les apports pluviaux jusqu'à amener le sol à une teneur en eau de 80 à 100% de la capacité au champ. Les traitements de fertilisation azotée étaient de 0 (témoin) et 200 kg N ha−1. Les paramètres de la productivité des cultures analysées étaient le rendement global et le poids de 1000 grains, et ceci pour deux hybrides. L'irrigation a augmenté de manière significative le rendement en grains de maïs dans les années sèches, tandis que dans le rendement en période extrêmement humide (2010) a été réduit pour cause de précipitations excessives et de surirrigation. Les deux hybrides testés ont répondu positivement à la combinaison d'engrais azotés et de l'irrigation. Peu importe si elle est exprimée en proportion de la masse de tissus frais ou en poids sec, la teneur en proline dans le maïs feuille n'a pas montré d'effet clair du traitement de l'irrigation. Alors que la fertilisation azotée a stimulé l'accumulation de cet acide aminé. Il y avait une relation étroite établie entre la teneur en proline et la masse de feuilles vertes aux deux stades de croissance et, aussi, le poids des 1000 grains; par contre, cette corrélation est faible entre la valeur de ce paramètre à la floraison et le rendement en grain total. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-01-18T20:50:25.67901-05:0
DOI: 10.1002/ird.2100
- Conjunctive use of saline and non-saline water in an irrigation district
of the Yellow River Basin- Authors: Jing Xue; Li Ren
Abstract: In the Hetao Irrigation District (HID), reduction of the diverted Yellow River water for agriculture makes partial replacement of fresh water for irrigation by shallow saline groundwater a possible way to alleviate the shortage of freshwater resources. In this study, a SWAP-WOFOST agro-hydrological model was calibrated and validated, and then applied in a distributed manner to estimate crop yield, water productivity (WP) of spring wheat, spring maize, and sunflower, and soil salinity with conjunctive use of saline and non-saline irrigation water during 2000–2010, and a crop zoning was proposed based on simulated crop WP in the HID. Compared with non-saline water irrigation, the annual average yield of spring wheat, spring maize, and sunflower was changed by −0.2, 5.3, and 8.2%, and the WP was changed by −5.5, 2.6, and 7.6%, respectively, with conjunctive use of saline and non-saline irrigation water according to the proposed crop zoning. Soil salinity in the rooting zone did not increase with time. The salts remaining in the subsoil were very little, which did not obviously affect the groundwater salinity. Our results demonstrated that partial substitution of fresh water by shallow saline groundwater for irrigation is feasible in the HID. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Dans le district d'irrigation de Hetao, la réduction d'allocation de l'eau du Fleuve Jaune pour l'agriculture, le remplacement partiel de l'eau douce pour l'irrigation par les eaux salines de nappe phréatique est une manière possible de remédier à la pénurie de ressources en eau douce. Dans cette étude, un modèle agro-hydrologique SWAP-WOFOST a été calibré validé et appliqué d'une manière distribuée pour estimer le rendement, l'efficience d'utilisation de l'eau (EUE) sur le blé de printemps, le maïs de printemps, et le tournesol, et la salinité des sols avec l'utilisation conjointe de l'eau saline et non-salines pour l'irrigation pour la période de 2000 à 2010. Un zonage des cultures a été proposé sur la base du rendement et EUE a été simulée dans le district d'irrigation deHetao. Par rapport à l'irrigation par de l'eau non saline, l'irrigation avec l'utilisation conjointe de l'eau saline et non-saline selon le zonage proposé a changé le rendement moyen de −0.2 5.3 et 8.2%, et WP de −5.5, 2.6 et 7.6% respectivement pour le blé de printemps, le maïs du printemps et le tournesol. La salinité du sol dans la zone d'enracinement n'a pas augmenté avec le temps. La quantité de sels restant dans le sol était très faible, ce qui n'a pas affecté la salinité des eaux souterraines de manière évidente. Nos résultats ont montré que le remplacement partiel de l'eau d'irrigation par de l'eau saline de la nappe phréatique est envisageable. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-01-12T03:26:20.972802-05:
DOI: 10.1002/ird.2102
- Comparing Simulated Nitrate-Nitrogen Concentration In Subsurface Drainage
Using Drainmod-N II and RZWQM2- Authors: Xuan Du; Hao Feng, Matthew J. Helmers, Zhiming Qi
Abstract: This study used a 16-year (1989–2004) field experiment conducted in Iowa to compare the performance of DRAINMOD-N II and Root Zone Water Quality Model2 (RZWQM2) in predicting nitrate-nitrogen (NO3-N) concentration and losses in a subsurface drained field at nine nitrogen application rates (0–252 kg N ha−1). Results showed that the performance of both models can ‘satisfactorily’ predict NO3-N concentration. The Nash–Sutcliffe efficiency (NSE), ratio of the root mean squared error to the standard deviation (RSR), and percent bias (PBIAS) for DRAINMOD-N II were 0.87, 0.36, and −2%, respectively, in simulating NO3-N concentration; and 0.84, 0.39, and −9%, respectively, in simulating NO3-N loss. By contrast, NSE, RSR, and PBIAS for RZWQM2 were 0.76, 0.49, and −3%, respectively, in simulating NO3-N concentration; and 0.64, 0.6, and −16%, respectively, in simulating NO3-N loss. This study indicated that both models can be used to simulate NO3-N loss and concentration in drainage flow at different N application rates. However, DRAINMOD-N II demonstrated slightly better performance than RZWQM2. In terms of the maximum contaminant level, the threshold N rates predicted by RZWQM2 and DRAINMOD-N II did not differ significantly from those in observations and can be used for agricultural production. This study highlights the advantages of DRAINMOD-N II in assessing the effects of nitrogen management practices. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Une étude expérimentale au champ d'une durée de 16 ans (de 1989 à 2004) menée dans l'Iowa a été entreprise pour comparer les performances de DRAINMOD-N II et RZWQM2 dans la prédiction de la concentration et des pertes de NO3-N avec neuf doses d'azote (0–252 kg N ha−1) dans le sous-sol d'un champ drainé. Les résultats ont montré que les performances des deux modèles peuvent être jugées ‘satisfaisantes’ dans la prédiction de la concentration de NO3-N. Le coefficient d'efficacité de Nash–Sutcliffe (NSE), le ratio de l'erreur quadratique moyenne à l'écart-type (EQMET), et le pourcentage d'erreur (PE) pour DRAINMOD N-II étaient de 0.87, de 0.36, et de −2%, respectivement en simulant la concentration de NO3-N, et de 0.84, de 0.39, et −9%, respectivement en simulant la perte de NO3-N. Pour RZWQM2, le NSE, l'EQMET, et le PE étaient de 0.76, 0.49, et −3%, respectivement en simulant la concentration de NO3-N et de 0.64, de 0.6, et −16%, respectivement en simulant la perte de NO3-N. Cette étude a indiqué que les deux modèles peuvent être utilisés pour simuler la perte de NO3-N et la concentration des flux de drainage à différents taux d'application de N. Cependant, DRAINMOD-N II a de meilleures performances que RZWQM2. Concernant le niveau maximal de polluants, les valeurs prédites par RZWQM2 et DRAINMOD-N II ne diffèrent pas significativement de ceux des observations et les deux modèles peuvent donc être utilisés dans la production agricole. Cette étude met ainsi en avant l'utilité de DRAINMOD N-II dans l'évaluation des impacts des pratiques de gestion de l'azote. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-01-11T02:20:27.427927-05:
DOI: 10.1002/ird.2093
- Spatial Root Zone Soil Water Content Estimation in Agricultural Lands
Using Bayesian-Based Artificial Neural Networks and High- Resolution
Visual, NIR, and Thermal Imagery- Authors: Leila Hassan-Esfahani; Alfonso Torres-Rua, Austin Jensen, Mac Mckee
Abstract: Soil moisture is an important parameter in irrigation scheduling and application. Knowledge of root zone volumetric water content can support decisions for more efficient irrigation management by enabling estimation of required water application rates at appropriate temporal and spatial scales. The study presented here proposes a data mining approach that combines known field conditions with remote sensing observations to provide probabilistic estimates of root zone soil moisture at three different depths in the root zone soil profile. Bayesian data mining algorithms were tested and calibrated to combine the remotely sensed spatial information with field measurements. The remote sensing platform used in this study, called AggieAir™, is an unmanned autonomous aerial system developed by the Utah Water Research Laboratory at Utah State University. Finally, a trapezoidal integration method was used to estimate volumetric water content (VWC) in the root zone using the results of the modelling approach at three different depths in the root zone soil profile. The results show the model could estimate the root zone VWC with good accuracy (RMSE =0.05, MAE = 0.04, r = 0.97, e = 0.92, R2 = 0.94). Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.L'humidité du sol est un paramètre important dans la planification de l'irrigation et de l'application. La connaissance de la teneur en eau volumétrique de la zone racine peut appuyer les décisions pour une gestion de l'irrigation plus efficace, en permettant l'estimation des allocations d'eau nécessaires à des échelles temporelles et spatiales appropriées. L'étude présentée ici propose une approche de data mining qui combine des conditions connues de terrain avec des observations de télédétection pour fournir des estimations probabilistes de l'humidité du sol de la zone racinaire à trois profondeurs différentes. Des algorithmes bayésiens d'exploration des données ont été testés et calibrés pour combiner les informations spatiales de télédétection avec des mesures sur le terrain. La plate-forme de télédétection utilisée dans cette étude, appelée AggieAirTM, est un drone développé par le Laboratoire de recherche sur l'eau de l'Utah (université d'état de l'Utah). Enfin, une méthode d'intégration trapézoïdale a été utilisée pour estimer la teneur volumétrique de l'eau (VWC) dans la zone racinaire en utilisant les résultats de l'approche de modélisation à trois profondeurs différentes dans le profil de sol. Les résultats montrent que le modèle pourrait estimer la zone racine VWC avec une bonne précision (RMSE =0.05 = 0.04 MAE, r = 0.97, e = 0.92, R2 = 0.94).
PubDate: 2017-01-05T21:50:31.649271-05:
DOI: 10.1002/ird.2098
- Vertical electrical sounding (ves) for salinity assessment of
water-bearing formations- Authors: Pervaiz Sikandar; Evan W. Christen, Thomas M. Stein
Abstract: Electrical resistivity surveys (1-D) were carried out at selected sites in the region between the confluent rivers (Ravi and Jhelum) of Punjab, Pakistan, to audit tubewell placement and depth in order to minimize the amount of salt applied to the soil through irrigation. The Schlumberger electrode configuration was employed to collect the resistivity data and the resultant resistivity vs depth models for each site were estimated. From the interpretation of vertical electrical sounding (VES) data, the sites had one to three aquifer layers of different salinity levels and fitness for irrigation (FFI) classes ranging from good groundwater quality (FFI1) to highly saline up to 6.4 dS m−1 (FFI3). Twenty-one tubewells were investigated and it was found that not only were most wells theoretically suboptimally placed (57%) with respect to the best water quality available but also 33% were sunk at too deep a level, bypassing aquifer layers of better water quality [FFI1]. From the cost–benefit analysis, it was estimated that a total of 64 000 Pakistan rupees could have been saved on five wells through installation costs due to suboptimal depths. It is concluded that VES is an effective method for the evaluation of existing wells and aquifer systems. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.Des études de résistivité électrique (1-D) ont été réalisées au droit de sites sélectionnés dans une région située entre deux rivières confluentes du Punjab (Ravi and Jhelum, Pakistan), afin d'évaluer l'emplacement et la profondeur des forages dans le but de minimiser la quantité de sel dissous injectés dans le sol via l'irrigation.La résistivité a été mesurée par des électrodes configurées selon la méthode Schlumberger. Des modèles de résistivité en fonction de la profondeur ont été établis pour chaque site. A partir de l'interprétation des sondages électriques verticaux (SEV), un à trois aquifères de salinités différentes ont été identifiés à chaque site, avec des niveaux d'aptitude à l'irrigation (FFI) [fitness for irrigation] variant entre « bonne qualité des eaux souterraines » (FFI1) et « haut niveau de salinité » (6.4 dS m−1; FFI3). Vingt et un forages ont été ainsi étudiés et il a été démontré que non seulement la plupart (57%) des puits étaient théoriquement mal positionnés pour produire de l'eau à la meilleure qualité d'eau disponible, mais aussi que 33% étaient trop profonds, parce qu'ils transperçaient des aquifères de meilleure qualité (FFI1). L'analyse coût–bénéfice a montré qu'un total de 64 000 roupies aurait pu être économisé sur les couts d'installation de 5 puits en raison de profondeurs inadéquates. Il a été conclu que le SEV est une méthode efficace pour l'évaluation des forages existants et des systèmes aquifères. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.
PubDate: 2017-01-04T00:30:35.978483-05:
DOI: 10.1002/ird.2094
- Issue Information
- Pages: 145 - 146
Abstract: No abstract is available for this article.
PubDate: 2017-04-03T05:13:44.113394-05:
DOI: 10.1002/ird.2078
- Role of Irrigation for Sustainable Food Production: outcomes of Second
World Irrigation Forum- Authors: Avinash C. Tyagi
Pages: 289 - 290
PubDate: 2017-04-03T05:13:41.510752-05:
DOI: 10.1002/ird.2134
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