Simulation of soil water balance and partitioning of evapotranspiration of maize grown in two growing seasons in Southern Brazil / Simulação do balanço hídrico do solo e particionamento da evapotranspiração do milho cultivado em duas épocas de semeadura no Sul do Brasil

ABSTRACT

The objective of this study was to simulate the variation of the available soil water during maize crop growth, in two different sowing times (first and second growing season), using a drip irrigation system. The treatments consisted of different irrigation strategies (full to deficit). The SIMDualKc simulation model was used to determine the daily soil water balance and crop evapotranspiration using the dual crop coefficient approach. Soil, climate, crop and irrigation parameters were used as input data. Two experiments were carried out in a rainout shelter composed of two metallic structures (16x10m) in the city of Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brazil, during 2010/11 (second crop, season 1) and 2011/12 (first crop, season 2) growing seasons, under no-tillage system. The simulations showed that all the irrigation management strategies used in season 2 resulted in soil water deficit, while only two strategies showed deficit in season 1. Results showed good agreement between observed and simulated soil water data, with an R2 ranging from 0.86 to 0.99 and the root mean square error ranging from 2.7 to 5.6% of the total available water for seasons 1 and 2, respectively. The observed results of water balance showed that maize grown in season 2 presented higher water consumption compared to season 1, due to the higher atmospheric demand of season 2. The SIMDualKc model allowed the partitioning of crop evapotranspiration into soil evaporation and crop transpiration, demonstrating that the vegetative growth subperiod presented the greatest differences between the two seasons compared to the others growth phases.

RESUMO

O objetivo deste estudo foi simular a variação da água disponível no solo durante o desenvolvimento da cultura do milho, em duas épocas de semeadura diferentes (primeira e segunda safra), utilizando sistema de irrigação por gotejamento. Os tratamentos consistiram em diferentes estratégias de irrigação (plena e deficitária). O modelo de simulação SIMDualKc foi utilizado para determinar o balanço hídrico diário do solo e a evapotranspiração da cultura usando a abordagem do coeficiente cultura dual. Os parâmetros de solo, clima, cultura e irrigação foram utilizados como dados de entrada. Dois experimentos foram realizados em uma cobertura móvel composta por duas estruturas metálicas (16x10m) na cidade de Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil, nas safras 2010/11 (segunda safra, época 1) e 2011/12 (primeira safra, época 2), sob sistema de plantio direto. As simulações mostraram que todas as estratégias de manejo de irrigação usadas na época 2 resultaram em déficit hídrico, enquanto que apenas duas estratégias apresentaram déficit na época 1. Os resultados mostraram boa concordância entre os dados de água no solo observados e simulados, com um R2 variando de 0.86 a 0.99 e raiz quadrada do erro médio variando de 2,7 a 5,6% da água total disponível para as épocas 1 e 2, respectivamente. Os resultados observados do balanço hídrico mostraram que o milho cultivado na época 2 apresentou maior consumo de água em comparação com a época 1, devido à maior demanda atmosférica da época 2. O modelo SIMDualKc permitiu a partição da evapotranspiração da cultura em evaporação do solo e transpiração da cultura, demonstrando que o subperíodo de crescimento vegetativo apresentou as maiores diferenças entre as duas épocas em relação às demais fases de crescimento.