Calibration and validation of AquaCrop model for cowpea crop under water stress

Abstract

Cowpea is a legume crop cultivated in diversified production systems, under different conditions of climate, soil, cultivars and technological level. Although the crop is resistant to water stress, lack of moisture in the soil profile during its reproductive stage causes significant losses in its yield. The objective of this study was to calibrate and evaluate the AquaCrop model in the simulation of cowpea yield under water stress in two cropping seasons (rainy and dry) under no-tillage system condition. Experiments were carried out in two cropping seasons (rainy and dry) with five forms of water stress (without water stress, water suspension for 5, 10 and 15 days and rainfed cultivation), under no-tillage system. Regardless of the cowpea cropping season, water stress reduced grain yield and biomass yield, which was more pronounced in the dry season. The Aquacrop model simulated cowpea yield well for the rainy and dry seasons, with root mean square error of 16 and 9.1%, respectively. Aquacrop model showed poor performance for simulation of dry biomass production in both cropping seasons, overestimating the values obtained in the field. O feijão-caupi é uma leguminosa cultivada em diversificados sistemas de produção, sob diferentes condições de clima, solo, cultivares e nível tecnológico. Apesar da cultura ser resistente ao estresse hídrico, a falta de água durante sua fase reprodutiva, traz perdas expressivas em sua produtividade. O estudo teve como objetivo calibrar e validar o modelo AquaCrop na simulação da produtividade do feijão-caupi sob estresse hídrico em duas safras (chuvosa e seca) em sistema de plantio direto. Foram realizados ensaios em dois períodos de cultivo (chuvoso e seco) com cinco formas de estresse hídrico (sem estresse hídrico, suspensão de água de 5, 10 e 15 dias e plantio de sequeiro), em sistema de plantio direto. Independentemente do período de cultivo do feijão-caupi, o estresse hídrico proporcionou redução de produtividade grão e biomassa, sendo mais evidenciada na época seca. Os resultados da calibração indicaram que o modelo simulou bem o rendimento feijão-caupi para o período chuvoso e período seco, com valores de RSME de 16 e 9,1%, respectivamente. O modelo apresentou desempenho péssimo para simulação da produção de biomassa seca em ambos períodos de plantio, superestimando os valores obtidos em campo. O AquaCrop pode ser utilizado na simulação da produtividade da cultura do feijão-caupi sob condições de sequeiro e/ou irrigação com déficit, melhorando assim a gestão e eficiência do uso da água para agricultura.