Irrigation strategies on crop and water productivity of sunflowers based on field experiments and modeling

• Published in: Revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental Vol. 29; no. 3
• Main Authors: Ferrazza, Cassio M., Petry, Mirta T., Martins, Juliano D., Dantas, Max K. L., Fagan, Anderson L., Gonçalves, Andressa F., Ferreira, Alessandra M., Villa, Bruna de
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 2025
• ISSN: 1415-4366; 1807-1929
• DOI: 10.1590/1807-1929/agriambi.v29n3e286009

ABSTRACT Soil water balance models can be a good option for studying crop growth and yield responses under different water supply levels. The aim of this study was to evaluate the effect of different irrigation strategies on sunflower yield and water productivity using field experiments and soil water balance simulations. Two field experiments were performed. In 2018/19, four irrigation strategies (aimed at maintaining soil available water at 80, 70, 60, and 50% of total available water) were evaluated. In 2020/21 an irrigated and a rain-fed treatment were evaluated. The SIMDualKc model was calibrated and validated to simulate soil water balance and derive the dual coefficients using plant variables from field observations. Grain yield was highest in the treatment maintained at 70% of total available water in Study I, suggesting that a water replenishment reduction strategy may be an alternative to irrigation management, especially in locations where water is scarce. The statistical indicators showed good performance of the model in simulating the water available in the soil, with the coefficient of determination > 0.90 and modeling efficiency above 0.86 for all cases. The study allowed the calibration of the single and basal crop coefficients of sunflower, which are important parameters for irrigation management. RESUMO Os modelos de balanço hídrico do solo podem ser uma boa opção para estudar o crescimento das culturas e as respostas de rendimento sob diferentes níveis de fornecimento de água. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos de diferentes estratégias de irrigação na produtividade do girassol e na produtividade da água usando experimentos de campo e simulações de balanço hídrico do solo. Dois experimentos de campo foram realizados. Em 2018/19, foram utilizadas quatro estratégias de irrigação (mantida a água disponível no solo em 80, 70, 60 e 50% da água total disponível). Em 2020/21 foi utilizado um tratamento irrigado e de sequeiro. O modelo SIMDualKc foi calibrado e validado para simular o balanço hídrico do solo e derivar os coeficientes duais usando variáveis da planta a partir de observações de campo. A produtividade de grãos foi maior no tratamento mantido a 70% do total de água disponível no Estudo I, sugerindo que a redução da reposição de água pode ser uma alternativa para o manejo da irrigação, principalmente em locais onde a água é escassa. Os indicadores estatísticos mostraram um bom desempenho do modelo na simulação da água disponível no solo, com coeficiente de determinação > 0,90 e eficiência de modelagem acima de 0,86 para todos os casos. O estudo permitiu a calibração do coeficiente de cultura simples e basal do girassol, que são parâmetros importantes para o manejo da irrigação.