Monitoring Crop Evapotranspiration and Crop Coefficients over an Almond and Pistachio Orchard Throughout Remote Sensing
Survi de l'évapotranspiration et des coefficients de culture sur un verger d'amandiers et de pistachiers au moyen de la télédétection
Résumé
In California, water is a perennial concern. As competition for water resources increases due to growth in population, California’s tree nut farmers are committed to improving the efficiency of water used for food production. There is an imminent need to have reliable methods that provide information about the temporal and spatial variability of crop water requirements, which allow farmers to make irrigation decisions at field scale. This study focuses on estimating the actual evapotranspiration and crop coefficients of an almond and pistachio orchard located in Central Valley (California) during an entire growing season by combining a simple crop evapotranspiration model with remote sensing data. A dataset of the vegetation index NDVI derived from Landsat-8 was used to facilitate the estimation of the basal crop coefficient (Kcb), or potential crop water use. The soil water evaporation coefficient (Ke) was measured from microlysimeters. The water stress coefficient (Ks) was derived from airborne remotely sensed canopy thermal-based methods, using seasonal regressions between the crop water stress index (CWSI) and stem water potential (Ψstem). These regressions were statistically-significant for both crops, indicating clear seasonal differences in pistachios, but not in almonds. In almonds, the estimated maximum Kcb values ranged between 1.05 to 0.90, while for pistachios, it ranged between 0.89 to 0.80. The model indicated a difference of 97 mm in transpiration over the season between both crops. Soil evaporation accounted for an average of 16% and 13% of the total actual evapotranspiration for almonds and pistachios, respectively. Verification of the model-based daily crop evapotranspiration estimates was done using eddy-covariance and surface renewal data collected in the same orchards, yielding an R2 ≥ 0.7 and average root mean square errors (RMSE) of 0.74 and 0.91 mm·day−1 for almond and pistachio, respectively. It is concluded that the combination of crop evapotranspiration models with remotely-sensed data is helpful for upscaling irrigation information from plant to field scale and thus may be used by farmers for making day-to-day irrigation management decisions.
En Californie, l’eau est une préoccupation constante. À mesure que la concurrence pour les ressources en eau augmente, la croissance de la population augmente. Il existe un besoin imminent de disposer de méthodes fiables pour fournir des informations sur la variabilité temporelle et spatiale des besoins en eau des cultures. Cette étude porte sur l'estimation des coefficients d'évaporation et des cultures d'un verger d'amandiers et de pistaches situé dans la Central Valley, en Californie, pendant toute une saison de croissance, en combinant un modèle simple d'évapotranspiration des cultures avec des données de télédétection. Un ensemble de données de l'indice de végétation NDVI dérivé de Landsat-8 a été utilisé pour faciliter l'estimation du coefficient de culture de base (Kcb) ou de l'utilisation potentielle de l'eau par la culture. Le coefficient d'évaporation de l'humidité du sol (Ke) a été mesuré à partir de microlysimètres. Le coefficient de stress hydrique (Ks) a été calculé à l'aide de méthodes thermiques basées sur le couvert forestier et télédétectées en vol, à l'aide de régressions saisonnières entre l'indice de stress hydrique des cultures (CWSI) et le potentiel hydrique de la tige (stem). Ces régressions étaient statistiquement significatives pour les deux cultures, indiquant de nettes différences saisonnières dans les pistaches, mais pas dans les amandes. Dans les amandes, les valeurs maximales estimées de Kcb se situaient entre 1,05 et 0,90, tandis que pour les pistaches, elles se situaient entre 0,89 et 0,80. Le modèle indiquait une différence de transpiration de 97 mm au cours de la saison entre les deux cultures. L'évaporation du sol représentait en moyenne 16% et 13% de l'évapotranspiration réelle totale d'amandes et de pistaches, respectivement. La vérification de l'évapotranspiration quotidienne des cultures basée sur un modèle a été effectuée à l'aide des données de covariance de Foucault et de renouvellement de la surface recueillies dans les mêmes vergers, conduisant à un R2 ≥ 0,7 et des erreurs moyennes de racine carrée (RMSE) de 0,74 et 0,91 mm · jour-1 pour amande et pistache, respectivement. Il est conclu que la combinaison de modèles d'évapotranspiration de cultures et de données de télédétection est utile pour augmenter l'information d'irrigation de l'échelle de la plante au champ et peut donc être utilisée par les agriculteurs pour prendre des décisions quotidiennes de gestion de l'irrigation.
Origine : Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte
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