Calibration and validation of AquaCrop Model for Maize in Sub-Humid and semi- arid Regions of Central Highlands of Kenya

Abstract: 
Farmers in the central highlands of Kenya have been experiencing declining crop yields due to low soil water availability caused by low and unreliable rainfall and poor water harvesting techniques. To increase crop yields, and reduce production risks, research on better use of available rainfall and the interactions between effects of climate, soil and field management on crop production is required. Simulation models, driven by daily climatic data, can be used to predict the impact of long-term climate variability on the probability of success of a range of crop, water and soil management strategies thus providing an opportunity of ‘accelerated learning’ compared with the traditional multi-location, multi-seasonal and multi-factorial field trials. We calibrated the crop water productivity model AquaCrop for maize and validated its performance over three growing season with contrasting rainfall patterns at a sub-humid and a semi-arid site in Central Kenya. The results showed high goodness of fit between observed and the simulated canopy cover with a model efficiency (E) of 0.82 in a sub-humid site and 0.81 in a semi-arid site. The grain and biomass yield simulation was better for the sub-humid site (E = 0.96 for short rains season and 0.88 for long rains season) than for the semi-arid site, though the fit was still acceptable for the latter. Soil water contents showed high correlations between themeasured and the simulated values in 3 depth intervals (0-15, 15- 25, 25-35 cm). AquaCrop’s high reliability for the simulations of grain and biomass yield implies that, when properly calibrated, it can be used in developing strategies for improvement of field management decisions by small scale farmers in reducing crop production risks through ex-ante analyses of rainwater management and field operations options prior to implementation of the best bets.
Les agriculteurs de hauts plateaux du centre du Kenya ont connu une baisse des rendements des cultures due à la faible disponibilité en eau du sol causée par des pluies faibles et irrégulières et les mauvaises techniques de récolte de l’eau. Pour augmenter les rendements des cultures et réduire les risques de production, la recherche sur une meilleure utilisation des précipitations disponibles et les interactions entre les effets du climat, du sol et de gestion des champs sur la production agricole est nécessaire. Les modèles de simulation, conduits par les données climatiques journalières, peuvent être utilisés pour prédire l’impact de la variabilité à long terme du climat sur la probabilité du succès d’un ensemble de stratégies de gestion des cultures, de l’eau et du sol offrant ainsi la possibilité de «l’apprentissage accéléré» par rapport aux essais sur terrain multi-saisonniers, multi-factoriels et de multi-localisation traditionnels. Nous avons calibré le modèle de productivité de l’eau pour les cultures « AquaCrop » pour le maïs et validé sa performance sur trois saisons de croissance avec les modèles contrastants de pluviométrie sur un site sub-humide et un site semi-aride au centre du Kenya. Les résultats ont montré une grande concordance entre le couvert observé et le couvert simuléavec une efficacité du modèle (E) de 0,82 dans un site sub- humide et de 0,81 dans un site semi-aride. La simulation du rendement en grain et en biomasse était meilleure pour le site sub-humide (E = 0,96 pour la saison des courtes pluies et de 0,88 pour la saison des longues pluies) par rapport au site semi- aride, bien que l’ajustement était encore acceptable pour ce dernier. Les teneurs en eau du sol ont montré des fortes corrélations entre les valeurs mesurées et les valeurs simulées dans les 3 intervalles de profondeur (0-15, 15-25, 25-35 cm). Une grande fiabilité d’ « AquaCrop » pour les simulations de rendement en grain et en biomasse implique que, lorsqu’il est correctement calibré, il peut être utilisé dans le développement des stratégies pour l’amélioration des décisions de gestion des champs par les petits agriculteurs dans la réduction des risques de production agricole à travers les analyses ex-ante de gestion des eaux de pluie et les options des opérations sur terrain préalables à la mise en œuvre des meilleurs enjeux
Language: 
Extended abstracts submitted under Integrated Crop Management
Date of publication: 
2012
Country: 
Region Focus: 
East Africa
Collection: 
RUFORUM Conferences and Workshops
Agris Subject Categories: 
Additional keywords: 
Licence conditions: 
Open Access
Access restriction: 
Form: 
Printed resource
Publisher: 
Notes: 

The 2012 RUFORUM Biennial Conference is the third in the series. The main objective of the Biennial conferences is to provide a platform for agricultural research for development stakeholders in Africa and beyond to actively exchange findings and experiences, while at the same time learning lessons towards improving performance of the agricultural sector and ultimately people’s livelihoods. The biennial conference is RUFORUM’s most comprehensive meeting for the diversity of stakeholers in agriculture. It is especially dedicated to graduate students and their supervisors, grantees in RUFORUM member universities and alumni. It is a platform for peer review, quality control, mentorship, networking and shared learning. The third Biennial Conference was attended by 657 participants.This record contains an extended abstract accepted under the theme of Integrated Crop Management