Iranian Journal of Irrigation & Drainage

Iranian Journal of Irrigation & Drainage

Simulation of Sugarcane Yield and Water Productivity under Farm Condition and Determination of Appropriate Irrigation Amount and Interval using AquaCrop

Document Type : Original Article

Authors
Masoud Alkasir 1
Mona Golabi 2
Abdali Naseri 3
Mohammad Albaji 2
1 M.Sc. Student of Irrigation and drainage, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
2 Associate professor, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3 Professor, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
Abstract
Crop modeling is a widely used method for simulating the crop yield under different irrigation managements. Due that, in the study, a water-driven crop model, AquaCrop, was used to simulate and determine the optimal irrigation quantity and interval in Dehkhoda Sugarcane Cultivation and Industry Group (DH) farms. The data were collected from DH farms during 2019-2021. The total area under study was 230 hectares. The evaluation results showed that the AquaCrop model had an acceptable error for simulating yield (RMSE<5.6 ton ha-1) and water productivity (RMSE<2.2 kg m-3). In addition, the results of favorable efficiency (d>0.99), excellent accuracy (NRMSE<0.1) and high determination of coefficient (R2>0.94) showed that the simulation results of AquaCrop can be trusted. For this reason, 21 irrigation scenarios were simulated using the AquaCrop model in order to obtain the most appropriate irrigation amount and interval. Based on the results, close-end furrow irrigation with interval of seven days and the amount of 33000 m3 ha-1 was determined as a suitable option in terms of yield (132 ton ha-1) and water productivity (4 kg m-3). However, this scenario is for normal water conditions and if water stress conditions are created; a maximum of nine days for irrigation interval and at least 21000 m3 ha-1 is a better option for implementation in DH farms.
Keywords
Crop Modeling
Irrigation Management
Irrigation Scheduling
Water Productivity
احمدی، م.، قنبرپوری، م. و اگدرنژاد، ا. 1400. مقدار آب کاربردی گندم با استفاده از تحلیل حساسیت و ارزیابی مدل AquaCrop. مدیریت آب در کشاورزی. 8 (1): 30-15.
آل کثیر، م. 1402. بررسی اثرات استراتژی های مختلف آبیاری بر عملکرد و اجزای عملکرد واریته‌های مختلف نیشکر (مطالعه موردی شرکت کشت و صنعت نیشکر دهخدا)، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید چمران اهواز.
حق­نظری، ف.، قنبریان، م.، شینی­دشتگل، ع. و رناصری، و. 1399. ارزیابی عملکرد نیشکر تحت تأثیر سطوح آبیاری و کود با استفاده از مدل AquaCrop، تحقیقات علوم زراعی در مناطق خشک، 2 (1-3): 96-87.
عابدین­زاده، م.، بخشنده، ع.، اندرزیان، ب.، جعفری، س. و مرادی تلاوت، م. 1400، بهینه‌سازی و مدیریت مصرف آب در نیشکر با استفاده از مدل شبیه‌سازی آکواکراپ (مطالعه موردی کشت صنعت امیرکبیر، خوزستان). علوم آب و خاک. ۲۵ (۳) :۹۵-۱۱۴.
گلابی، م.، ناصری، ع. ع. 1394، ارزیابی مدل AquaCrop در پیش­بینی عملکرد نیشکر و شوری پروفیل خاک تحت تنش شوری، تحقیقات آب و خاک ایران، 46 (4): 694-685.
محمدی معله­زاده، ج.، ناصری، ع. ع. و هوشمند، ع. 1401، برنامه­ریزی دور آبیاری گیاه نیشکر و توزیع رطوبت خاک با مدل AquaCrop، آبیاری و زهکشی، 6 (16): 1254-1245.
مرادیان­وفایی، س. م.، سلطانی محمدی، ا.، ناصری، ع. ع. و وان اوئل، پ. 1401. پیش­بینی عملکرد نیشکر تحت مدیریت­های مختلف مزرعه با استفاده از مدل AquaCrop (مطالعه موردی: کشت و صنعت سلمان فارسی)، آبیاری و زهکشی، 16 (1-91): 53-39.
Alvar-Beltran, J., Heureux, A., Soldan, R., Manzanas, R., Khan, B. and Dalla Marta, A., 2021, Assessing the impact of climate change on wheat and sugarcane with the AquaCrop model along the Indus River Basin, Pakistan, Agricultural Water Management. 253, p.106909.
Katerji, N., Campi, P. and Mastrorilli, M. 2013. Productivity, evapotranspiration, and water use efficiency of corn and tomato crops simulated by AquaCrop under contrasting water stress conditions in the Mediterranean region. Agricultural Water Management. 130: 14-26.
Mawardhi, A. D. 2022. Smulating water balance and crop yield for sugarcane plantation in pasuruan using aquacrop model. OISAA Journal of Indonesia Emas. 5(2): 120-127.
Nasrolahi, Al. H., Ahmadee, M. and Rustum, R. 2024. Sensitivity Analysis of AquaCrop Model for Winter Wheat in Different Water Supply Conditions, Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 150(2), 04024002. doi: https://doi.org/10.1061/JIDEDH.IRENG-10099.
Nouri, S. Z., Nasrolahi, A. and Ahmadee, M. 2023. Comparison of Virtual Water Amount and Sugarcane Consumption in Water Shortage Conditions of Khuzestan Region, Iran. Water Harvesting Research. 6(2): 203-212.
Raes, D., Studuto, P., Hsiao, T. C. and Fereres, E., 2023. AquaCrop Reference Manual, Food and Agriculture Organization of the United Nations.
Wellens, J., Stasolla, M., Sall, M. T., Tychon, B. and Neyt, X., 2021, Assimilation of Sentinel-1 Change Detection in the Aquacrop Model: Case of Sugarcane, IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS.
Iranian Journal of Irrigation & Drainage
Volume 18, Issue 2 - Serial Number 105
July and August 2024
Pages 281-293