All publications from your selection

Download RAW file:
DOI: https://doi.org/10.7451/CBE.2023.65.1.29
Description:

Soil water content (SWC) plays a critical role in crop yield, irrigation scheduling, and water resources management. In the Canadian Prairies, the SWC in the rootzone from rainfall is rarely sufficient to satisfy crop water requirements. Thus, an understanding of the soil water dynamics is important for effective water management. Hydrologic modelling helps us to understand the underlying processes controlling and affecting soil water movement and distribution. The reference evapotranspiration (ET_ref) is a key input in most hydrologic models; thus, the estimation method could affect simulation results and inferences. The FAO Penman-Monteith (FAO PM) is recommended as a standard model. However, it is limited by requiring too many weather variables that are not readily available. Thus, simple empirical ET_ref models have been developed as an alternative. Soil moisture sensors were installed at 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, and 1 m depths to measure SWC. SWC was first modelled in a rainfed potato farm in Winkler, Manitoba, using the FAO PM equation as input in the HYDRUS-1D model. Statistical and graphical results showed that the HYDRUS model performed well in simulating SWC with R² ranging from 0.6 to 0.9, RMSE from 0.003 to 0.03 m³/m³, MAE varying between 0.00932 and 0.0197 m³/m³ and MPE from -1.91 to 1.67%. The impacts of different ET_ref equations with varying weather inputs on soil water dynamics and seasonal potato crop evapotranspiration (ET_c) were further investigated. The results showed that measured SWC and SWC predicted using Irmak, Priestly-Taylor, and the FAO PM equations were not statistically different. Similar results were also obtained for ET_c. Hence, under limited data, the Irmak and Priestly – Taylor ET_ref equations are suitable alternatives that could provide accurate and reliable results for water management in southern Manitoba.

 

Keywords: Evapotranspiration models, Hydrus model, Crop ET
Résumé:

La teneur en eau du sol (TES) joue un rôle essentiel dans le rendement des cultures, le calendrier d'irrigation et la gestion des ressources en eau. Dans les Prairies canadiennes, la TES dans la zone racinaire dues aux précipitations est rarement suffisante pour répondre aux besoins en eau des cultures. Ainsi, une étude sur la variation de la TES est importante pour une meilleure gestion de l'eau. La modélisation hydrologique nous aide à comprendre les processus sous-jacents qui contrôlent et affectent le mouvement et la distribution de l'eau du sol. L'évapotranspiration de référence (ET_ref) est une donnée clé dans la plupart des modèles hydrologiques; par conséquent, la méthode d'estimation pourrait affecter les résultats et les inférences des simulations. L’équation Penman-Monteith de la FAO (FAO PM) est recommandée comme modèle standard d’estimation de ET_ref. Cependant, ce modèle est limité par le fait qu'il nécessite beaucoup de variables météorologiques qui ne sont pas souvent disponibles. Ainsi, des modèles ET_ref empiriques simples ont été développés comme alternatives. Des capteurs d'humidité du sol ont été installés à 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 et 1 m de profondeur pour mesurer la TES. TES a été modélisée dans une ferme de pomme de terre pluviale à Winkler, au Manitoba, en utilisant tout d’abord l'équation PM de la FAO comme input dans le modèle HYDRUS-1D. Les résultats statistiques et graphiques ont montré que HYDRUS a bien simulé TES avec R² allant de 0,6 à 0,9; RMSE de 0,003 à 0,03 m³/m³; MAE de 0,00932 à 0,0197 m³/m³ et MPE de -1,91 à 1,67%. Les impacts de différents modèles ET_ref empiriques simples sur la dynamique de l'eau du sol et l'évapotranspiration saisonnière de la pomme de terre (ET_c) ont été ensuite étudiés. Les résultats ont montré que la TES mesurée et celle simulée à partir des équations d'Irmak, de Priestly-Taylor et de PM de la FAO n'étaient pas statistiquement différentes. Des résultats similaires ont également été obtenus pour ET_c. Par conséquent, en cas de disponibilité limitée des données, les équations d’estimation de ET_ref d’Irmak et de Priestly – Taylor sont des alternatives appropriées qui pourraient fournir des résultats précis et fiables pour la gestion de l'eau dans le sud du Manitoba.

Mots-clés:

Modèles d’évapotranspiration, modèle Hydrus, Crop ET

Citation: Ndulue, E., A.A. Mante and R. Sri Ranjan. 2023. Impact of using different ET models in HYDRUS-1D on soil water dynamics and potato crop ET. Canadian Biosystems Engineering 65: 1.29 – 1.40. https://doi.org/10.7451/CBE.2023.65.1.29
Volume: 65
Issue:
Pages 1.29 - 1.40
Contributor: R. Sri Ranjan
Date: February 3, 2024
Technical field: Soil and Water Systems Engineering
Conference name:
Session name:

Other information:
Type: Text.Article
Format: PDF
Publication type: Journal
Source:
Relation:
Coverage:
Language 1: en
Language 2: fr
Rights: Canadian Society for Bioengineering / Société Canadienne de Génie Agroalimentaire et de Bioingénierie
Notes:
Other files: