Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Irrigation --- Bilan hydrique du sol --- Soil water balance --- Méthode d'irrigation --- irrigation methods --- Calendrier des irrigations --- Irrigation scheduling --- Modèle de simulation --- Simulation models

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Réseau d'irrigation --- irrigation systems --- Calendrier des irrigations --- Irrigation scheduling --- Gestion des ressources --- resource management --- Prise de décision --- Decision making --- Sri Lanka

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Gossypium --- Eau d'irrigation --- Irrigation water --- Facteur de rendement --- Yield factors --- Ressource en eau --- Water resources --- Calendrier des irrigations --- Irrigation scheduling --- Réponse de la plante --- Plant response --- Évaluation --- evaluation --- Turkey --- evaluation.

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Ressource en eau --- Water resources --- Eau d'irrigation --- Irrigation water --- Exigence des plantes --- plant requirements --- Besoin en eau --- Water requirements --- Irrigation --- Réseau d'irrigation --- irrigation systems --- Calendrier des irrigations --- Irrigation scheduling --- Méthode d'irrigation --- irrigation methods --- Gestion des eaux --- water management --- Analyse coût avantage --- Cost benefit analysis --- USA --- 631.67 --- Conferences - Meetings --- 631.67 Irrigation

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Omwille van de sterke bevolkingsgroei en het slinkende percentage van het zoet water dat beschikbaar is voor de landbouw, moet de geïrrigeerde landbouw haar productiviteit per eenheid geconsumeerd water opdrijven. In deze dissertatie wordt aangetoond data deficit irrigatie (DI) een belangrijk deel van de oplossing kan vormen door de gewas-waterproductiviteit te verhogen. Deze irrigatiestrategie bestaat erin de irrigatie-applicaties te beperken tot droogtegevoelige groeistadia en niet te irrigeren gedurende de tolerante groeistadia. DI heeft als doel de oogsten te stabiliseren (in plaats van ze te maximaliseren) terwijl de output van elke druppel water, regen en/of irrigatiewater, wordt gemaximaliseerd. In deze dissertatie wordt aangetoond hoe praktische richtlijnen voor DI ontwikkeld kunnen worden door combinatie van veldexperimenten en het modelleren van de gewas-waterproductiviteit. De productie van quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) in de Boliviaanse Altiplano wordt behandeld als gevalstudie. Bolivië behoort tot de armste landen van Latijns Amerika, met een hoog percentage van de bevolking dat leeft van de landbouw. De Boliviaanse Altiplano is een extreme omgeving voor landbouw, met een gemiddelde hoogte van 4000 m. Desondanks is het een belangrijke landbouwregio in het land. Quinoa, het basisvoedselgewas van de bevolking in de Boliviaanse Altiplano, is een traditioneel pseudo-graan dat wereldwijde interesse aan het winnen is. Het is gekarakteriseerd door een zeer hoge nutritionele waarde en een hoog niveau van resistentie tegen abiotische factoren zoals droogte, vorst en bodemsaliniteit. Ondanks deze eigenschappen zijn de huidige gemiddelde oogsten onder regen gevoede omstandigheden relatief laag en onstabiel. In een eerste stap van het onderzoek werd een regionale agro-klimatologische studie uitgevoerd. De ontwikkelde GIS bibliotheek werd gebruikt om inzicht te krijgen in het klimaatsysteem van de Altiplano en om zones te identificeren waar quinoa productie verbeterd zou kunnen worden door DI. Op basis van deze regionale studie werden veldexperimenten (2004-2007) gepland in de verschillende agro-klimatologische zones van de Boliviaanse hooglanden. Gedurende het eerste jaar (2004-2005) werd de droogtegevoeligheid van quinoa gedurende verschillende groeistadia bestudeerd in een experiment met mini-lysimeters. De meest kritische groeistadia van quinoa zijn de initiële gewasontwikkeling, de bloei- en de vroege graanvullingsperiode. Gedurende de groeiseizoenen 2005-2006 en 2006-2007 werd de waterproductiviteit (WP; kg graan per m³ geconsumeerd water) van quinoa onder regengevoede omstandigheden, onder DI en volledige irrigatie bestudeerd onder veldcondities op verscheidene plaatsen in de centrale (semi-aride) en zuidelijke (aride) Boliviaanse Altiplano. De DI strategie, afgeleid uit het mini-lysimeter experiment, werd verder geoptimaliseerd door het effect van irrigatie net voor de bloei en irrigatie enkel gedurende de initiële gewasontwikkeling te testen voor quinoa. Uit de experimenten kan geconcludeerd worden dat de waterproductiviteit van quinoa onder DI gedurende de meeste jaren hoger is dan voor quinoa onder regengevoede condities of onder volledige irrigatie. Door DI toe te passen kunnen de oogsten van quinoa in semi-aride regio's gestabiliseerd worden op gemiddeld 1.6 ton per hectare met bovendien een uitstekende graandiameter. Dit kan bekomen worden met slechts de helft van het irrigatiewater dat nodig is voor volledige irrigatie. De irrigatie dient enkel toegediend te worden gedurende de initiële fase van gewasontwikkeling, de bloeiperiode en de vroege graanvullingsperiode. Irrigeren gedurende de periode net voor de bloei is overbodig, terwijl de beperking van irrigatie tot de initiële gewasontwikkelingsfase een hoog risico op oogstverliezen en lage WP waarden veroorzaakt. Het werd aangetoond dat er meer randvoorwaarden verbonden zijn aan DI van quinoa in aride gebieden zoals de zuidelijke Boliviaanse Altiplano. Een minimale seizoenale hoeveelheid water dient gegarandeerd te worden opdat DI een positief effect zou hebben. Verder toonde simulatie van de zout- en waterbalans onder verschillende omstandigheden en irrigatiestrategieën in the zuidelijke Boliviaanse Altiplano aan dat de nodige aandacht moet besteed worden aan het risico van verzilting in deze zone. Als extra voordeel van DI werd aangetoond dat een goede controle van de fenologishe ontwikkeling (bloei en oogst) mogelijk is met DI (minder variatie in bloeitijdstip en rijping), wat een betere planning van de landbouwactiviteiten doorheen het seizoen toelaat. Om het effect van de flexibele fenologie in reactie op droogtestress the kwantificeren werd een mathematische relatie ontwikkeld. Het onderzoek toonde aan dat gewas-waterproductiviteitsmodellering een zeer nuttig instrument is om de verschillende fysiologische reactiemechanismen van gewassen op droogtestress holistisch na te gaan en om richtlijnen te formuleren voor DI onder verschillende scenario's. Er werd gebruik gemaakt van het model AquaCrop, het nieuwe gewas- waterproductiviteitsmodel van FAO. Het werd succesvol gekalibreerd en gevalideerd voor quinoa in de Boliviaanse Altiplano. Sensitiviteitsanalyse toonde de robuustheid van het model aan voor de simulatie van quinoa in zulk een harde omgeving. Lange reeksen van historische klimatologische data werden aangewend om de gewasrespons op water the simuleren in verschillende locaties en types van jaren en onder verschillende scenario's van beschikbaar irrigatiewater. Uit de historische simulaties bleek dat de oogsten in de noordelijke, centrale en zuidelijke Altiplano in 4 op 5 jaren kunnen gestabiliseerd worden op respectievelijk minimum 2.2, 1.6 en 1.5 ton per hectare met DI. Onder regengevoede omstandigheden zijn de te verwachten oogsten op die plaatsen in 4 op 5 jaren slechts 1.1, 0.5 en 0.2 ton per hectare. De afgeleide oogstprobabiliteitscurves kunnen gebruikt worden om de landbouwers advies te geven over laag-risicostrategieën met DI die een hogere en vooral stabiele oogst garanderen in droge jaren, ook onder beperkte waterbeschikbaarheid. De oogstprobabiliteitscurves en het gekalibreerde gewas-waterproductiviteitsmodel kunnen ook ingebouwd worden in een groter econometrisch model om het economische aspect van DI in de toekomst beter te bestuderen. Om de landbouwers te leiden bij hun irrigatietoediening werd het gekalibreerde en gevalideerde model uiteindelijk gebruikt om DI tabellen te maken voor quinoa in de noordelijke, centrale en zuidelijke Boliviaanse Altiplano. Given the strong population increase and the declining percentage of the fresh water resources assigned to agriculture, irrigated agriculture needs to increase its productivity per unit of water consumed. Deficit Irrigation (DI) is an irrigation strategy with which the crop water productivity can be increased strongly. It consists in restricting irrigation water applications to drought sensitive phenological stages, and withholding irrigation during tolerant growth stages. DI intends to stabilize yields (in stead of maximizing them) while maximizing the output of every drop of water, either rain and/or irrigation water. In this dissertation it is demonstrated that practical guidelines for DI can be developed by combining field experiments with crop water productivity modeling. Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) production in the Bolivian Altiplano is taken as a case study. Bolivia is among the poorest countries of Latin-America, with a high percentage of the population living from agriculture. The Bolivian Altiplano is a harsh cropping environment at an average altitude of 4000 m.a.s.l. Nevertheless, it is an important agricultural region in the country. Quinoa, the staple food crop of the Bolivian Altiplano, is a traditional Andean pseudo-cereal that is gaining world wide interest. It is characterized by a very high nutritional value and a high level of resistance to adverse abiotic factors such as drought, frost and soil salinity. Despite these characteristics, current yields under rain fed agriculture are relatively low and unstable. In a first step of the research, a regional agro-climatic study was carried out. The developed GIS library was used to obtain an assessment of the climatic system of the Altiplano and to identify zones where quinoa production could be improved by deficit irrigation. On the basis of this regional study, field experiments (2004-2007) were conducted in the various agro-climatic zones of the Bolivian highlands. In a first year (2004-2005), the sensitivity to drought of quinoa during different growth stages was determined in an experiment with mini-lysimeters. The most sensitive growth stages of quinoa are the crop establishment, the flowering and early grain filling stage. During the growing seasons 2005-2006 and 2006-2007, the water productivity (WP) of quinoa under rain fed cultivation, DI and full irrigation (FI) was assessed under field conditions in the Central (semi-arid) and Southern (arid) Bolivian Altiplano in various locations. The DI strategy derived from the mini-lysimeter experiment was further optimized by testing the effect of pre-flowering irrigation and by restricting the irrigation to the establishment stage of the crop. From the field experiments, it is concluded that the WP of quinoa under DI is during most years higher than for quinoa cultivated under rain fed or full irrigation. It was found that by applying DI, quinoa yields in semi-arid regions can be stabilized at 1.6 Mg ha-1 with excellent grain size. This can be achieved by applying only half of the irrigation water required for FI. Irrigation only needs to be applied during plant establishment, flowering and early grain filling. Restricting irrigating during the establishment phase might still give rise to severe yield losses and lower WP values and irrigating during the pre-flowering phase appeared to be redundant. It was further-on demonstrated that in very arid regions such as the Southern Bolivian Altiplano, more boundary conditions appear for the DI of quinoa. A minimal seasonal crop water requirement needs to be covered to guarantee a significant beneficial effect of DI. Further-on simulating the salt and water balance in the Southern Bolivian Altiplano for various environmental conditions and irrigation strategies, revealed that due attention should be paid to the risk of salinization in this zone. As additional beneficial effect of DI for quinoa it was demonstrated that with DI a good control of the timing of phenological stages (flowering and harvest) can be obtained, allowing a better planning of agricultural activities throughout the season. A function was developed to describe the flexible phenology in response to drought stress. The research further-on proved that crop water productivity modeling is a very useful tool to fully assess the various crop physiological response mechanisms to drought stress for a large number of environmental conditions and to formulate deficit irrigation guidelines for different scenarios. Use was made of AquaCrop, the crop water productivity model from FAO. It was successfully calibrated and validated for quinoa in the Bolivian Altiplano. Sensitivity analysis demonstrated the robustness of the model for the simulation of quinoa in such a harsh environment. Long series of historical climatic data were used to simulate yield response to water in different years and locations for different scenarios of available irrigation water. From the historical simulations, it appeared that yields in the Northern, Central and Southern Bolivian Altiplano can in 4 out of 5 years be stabilized at minimum 2.2, 1.6 and 1.5 Mg ha-1 respectively. Under rain fed cultivation, the dependable yields in 4 out of 5 years are only 1.1, 0.5 and 0.2 Mg ha-1. Derived yield probability curves, can be used to give advice to farmers on the low risk strategy of DI, guaranteeing higher and stable yields in dry years, also under limited water availability. The yield probability curves and the calibrated crop water productivity model can be plugged into a larger econometric model to assess the economic aspect of DI in the future. To guide farmers in their irrigations, the calibrated and validated model was finally used to develop deficit irrigation charts for quinoa for the Northern, Central and Southern Bolivian Altiplano. An increase in water use efficiency, or water productivity, in agriculture is urgently needed to feed the growing world population with a limited fraction of the fresh water resources available for agriculture. As demonstrated in the dissertation, the practice of deficit irrigation can be an important part of the solution. "Beperkte maar efficiënte irrigatie laat stabiele quinoa-oogsten toe in Boliviaanse hooglanden" Met minder water méér oogsten. Het lijkt op het eerste zicht onmogelijk. Maar door efficiënt te irrigeren kunnen landbouwers hun opbrengst gevoelig verhogen en verzekeren in droge jaren. Deficit Irrigatie of Beperkte Irrigatie heet de te volgen strategie. Onderzoek in de Boliviaanse hooglanden resulteerde in een verdubbeling van de graanoogst van quinoa en in richtlijnen voor de plaatselijke landbouwers om hiertoe te komen. De sterke bevolkingstoename en de beperkte voorraad zoet water zet de efficiëntie van de landbouw onder druk. Het komt er dus op aan de hoeveelheid oogst per druppel regen- en/of irrigatiewater te optimaliseren. Dat kan door het gewas in kwestie gerichter water te geven. Deze strategie van Deficit Irrigatie of beperkte Irrigatie kan grote gevolgen hebben op de oogst. Onderzoek daarnaar vond plaats in de Boliviaanse hooglanden. In deze arme regio is quinoa of Inca-rijst het basisvoedsel. Quinoa heeft een bijzonder hoge voedingswaarde, en is een enorm sterk gewas. Maar ondanks het robuuste karakter van dit graangewas bleef de opbrengst ervan relatief laag en onstabiel. Het onderzoek ging na op welke manier de oogst vergroot kon worden met Beperkte Irrigatie. In eerste instantie werden een reeks veldproeven uitgevoerd onder verschillende klimatologische omstandigheden. Uit het onderzoek bleek ondermeer dat quinoa in bepaalde stadia bijzonder gevoelig is aan droogte. Dat is vooral het geval tijdens de initiële afrijping van de granen. Door een beperkte hoeveelheid water (60 tot 190 liter per m²) toe te voegen gedurende de gevoelige stadia kon de gemiddelde opbrengst per hectare verhoogd worden van 650 kilogram naar 1600 kilogram. De quinoa vertoonde daarop trouwens een uitstekende graandiameter. De irrigatie gebeurde op tijdstippen die het meest bevorderlijk waren voor de groei en productie van de quinoa. Door de juiste momenten af te wachten, heeft men tot de helft minder water nodig dan voor een continue, volledige bevloeiing. Dankzij de veldproeven kon ook een specifiek gewasmodel voor quinoa op punt worden gesteld. Het uitgangspunt daarvoor was een bestaand, recent model van de Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties (FAO). Er werden verschillende scenario's uitgetekend, die rekening houden met de variërende regenval, watervoorraad voor irrigatie en zaaidatums van quinoa. De landbouwers krijgen op hun beurt begrijpelijke tabellen in handen, waarop duidelijk te lezen staat wanneer en hoeveel water ze moeten geven. Het staat vast dat Deficit Irrigatie aan belang zal winnen, ook voor andere landbouwgewassen. Uit het onderzoek blijkt immers dat deze strategie in de Boliviaanse hooglanden de oogstzekerheid verhoogt, door een efficiëntere inzet van het schaarse water. Dit doctoraat kwam tot stand door een samenwerking tussen de K.U.Leuven (Prof. Dirk Raes), de Universidad Mayor de San Andres, La Paz, Bolivia (Prof. Magali Garcia) en de Vlaamse Inter-Universitaire Raad/Universitaire Ontwikkelingssamenwerking (VLIR-UOS). Door het combineren van intensieve veldproeven met gewasmodellering met behulp van een nieuw model van de Voedsel en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties (FAO) levert deze studie richtlijnen voor een duurzame oogststabilisatie van quinoa in de Boliviaanse hooglanden. Vragen of opmerkingen: Sam Geerts Departement Aard- en Omgevingswetenschappen Faculteit Bio-Ingenieurswetenschappen K.U.Leuven sam.geerts@biw.kuleuven.be samgeerts@yahoo.com 016/329754

Chenopodium quinoa --- Besoin en eau --- Water requirements --- Irrigation à la demande --- Demand irrigation --- Calendrier des irrigations --- Irrigation scheduling --- Lysimètre --- Lysimeters --- Réponse de la plante --- Plant response --- Rendement --- Yields --- Facteur du milieu --- environmental factors --- Modèle --- Models --- Bolivie (État plurinational de) --- Bolivia (Plurinational State of) --- Région andine --- Andean region --- Academic collection --- 631.67 --- 631.559 --- 633.19 --- <84> --- Irrigation --- Harvest yield --- Other cereal and corn crops. Triticale. Job's tears. Coix. Chenopodium. Triticale --- Bolivië --- Theses --- 631.559 Harvest yield --- 631.67 Irrigation