EVALUATION OF THE TRANSFERABILITY OF A SVAT MODEL––RESULTS FROM
FIELD AND GREENHOUSE APPLICATIONS
†
SABINE WALSER
1
*
, NIELS SCHÜTZE
1
, GUDERLE MARCUS
2
, LISKE SUSANNE
3
AND URS SCHMIDHALTER
4
1
Dresden University of Technology, Institute of Hydrology and Meteorology, Dresden, Germany
2
Friedrich-Schiller-University, Jena, Institute for Geosciences, Ecological Modelling, Germany
3
Institute of Agricultural Climate Research, Federal Research Institute for Rural Areas, Forestry and Fisheries, Johann Heinrich von Thünen-Institut (vTI),
Braunschweig, Germany
4
Plant Nutrition, Technische Universität München, Freising, Germany
ABSTRACT
Soil–Vegetation–Atmosphere Transfer (SVAT) models are commonly used to describe crop-seasonal dynamics including the
prediction of crop yield and water balance. In the case of absent detailed information, a straightforward application of the model
using given parameter sets may take place against rather different soil and/or climate conditions. The objective of this study was
(i) to calibrate and validate a SVAT model utilizing data of two sites and two crops, (ii) to evaluate the model’s ability to employ
plant parameters determined on the basis of field data against greenhouse data, and (iii) to estimate optimal irrigation schedules
for maximizing water productivity. Irrigation experiments were conducted on a field rain-out shelter (wheat and barley) and in a
container greenhouse experiment (barley). In the case of barley which was only grown in 2009, inverse calibration of plant data
was carried out using field data, whereas the DAISY model was validated against independent greenhouse data. For validation,
the specific condition in a container greenhouse experiment was taken into account. The study shows that DAISY performed
well with simulating lightly drought-stressed crop growth and water balance. For both crops and sits, optimal irrigation
schedules were determined in a simulation-optimization study which led to considerable irrigation water savings. Copyright
© 2011 John Wiley & Sons, Ltd.
key words: SVAT modelling; calibration; validation; parameterization; irrigation scheduling
Received 4 October 2011; Accepted 4 October 2011
RÉSUMÉ
Les modèles de transfert sol-végétation-atmosphère (SVAT) modèles sont couramment utilisés pour décrire la dynamique des cultures
saisonnières, la prévision du rendement des cultures et le bilan hydrique y compris. Dans le cas ou les informations détaillées
manquent, il est possible d’utiliser ces modèles en faisant appel à des jeux de paramètres pré-établis de sols ou de climats. L’objectif
de cette étude était tout d’abord de calibrer et de valider le modèle DAISY, qui fait partie de la famille de ces modèles, en utilisant les
données issues de deux sites et pour deux cultures, et, ensuite, d’évaluer la stabilité du modèle en employant des paramètres de
végétation collectés en plein air et sous serre. Enfin, il s’est agi d’estimer les calendriers d’irrigation optimale pour maximiser la
productivité de l’eau. Les expériences ont été menées sur parcelle irriguée, en plein air, mais sous abri (contre la pluie; blé, orge)
et dans un conteneur simulant une serre (orge). Dans le cas de l’orge qui a été seulement cultivée en 2009, l’étalonnage inverse
des données de végétation a été réalisé en utilisant des données à la parcelle, tandis que le modèle DAISY a été validé par rapport
aux données obtenues sous serre. Pour cette validation, les conditions spécifiques liées à une expérience dans un conteneur ont bien
été prises en compte. L’étude montre que DAISY donne de bons résultats, en simulant notamment un léger stress hydrique en période
de croissance, et qui se retrouve bien dans le bilan hydrique. Pour les deux cultures et les deux sites, le calendrier d’irrigation optimale
a été déterminé dans une étude de simulation-optimisation avec à la clé des économies d’eau considérables.
mots clés: modèle SVAT; étalonnage; validation; paramétrisation; calendrier d’irrigation
* Correspondence to: Ms. Sabine Walser, Dresden University of Technology, Institute of Hydrology and Meteorology, Dresden, Germany. E-mail: sabine.
walser@tu-dresden.de
†
Evaluation de la transférabilité d’un modèle SVAT––résultats de demandes champ et en serre.
IRRIGATION AND DRAINAGE
Irrig. and Drain. 60 (Suppl. 1): 59–70 (2011)
Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com) DOI: 10.1002/ird.669
Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.