Scheduling peach orchard irrigation in water stress conditions: use of relative transpiration and predawn leaf water potential

Planification de l’irrigation d’un verger de pêchers en conditions de stress hydrique : utilisation de la transpiration relative et du potentiel hydrique foliaire de base.

Planificación de la irrigación de un vergel de melocotoneros en condiciones de estrés hídrico: utilización de la transpiración relativa y del potencial hídrico de base foliar.

¹ CEER – Biosyst. Eng., DCEB, Inst. Sup. Agron., Univ. Técn. Lisboa, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisbon, Portugal,
tapaco@isa.utl.pt
² Inst. Sup. Agron., Univ. Técn. Lisboa, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisbon, Portugal

^* Correspondence and reprints

Received: 25 June 2012
Accepted: 28 September 2012

Abstract

Introduction. Plant water stress indicators have become valuable for moving towards deficit irrigation strategies and saving water. In this case evapotranspiration (ET) is below its maximum value for the crop and stage (ETc), and a stress coefficient (Ks) is applied to obtain actual ET (ETa). Predawn leaf water potential (Yp) can be related to relative transpiration (RT), the ratio between transpiration of a stressed plot (T) and transpiration of a well-irrigated plot (Tm). Estimating RT from Yp allows calculating ETa for determination of irrigation amounts, if deficit irrigation practices are used, as RT corresponds approximately to Ks. Materials and methods. RT and Yp were measured with the aim of establishing a relationship to estimate RT under moderate water stress for irrigation scheduling, in a peach orchard in south Portugal. RT was calculated using sap flow measurements (heat balance method) in two plots, one well-irrigated (daily drip irrigation amounts calculated for Tm) and another temporarily without irrigation. Results and discussion. A high correlation was found between RT and Yp, allowing the estimation of RT for the studied conditions. Significant differences regarding the relationship RT-Y p obtained for another peach orchard in the same region and similar soil conditions were found for Yp in the range between –0.11 and –0.45 MPa. The results suggest that the differences resulted from the different irrigation systems: drip and micro-sprinkling, as they determine different temporal and spatial water distribution and therefore different geometry of root systems. A formerly proposed equation to estimate RT from Yp with a general form for different fruit tree species was tested, proving to be adequate within some limits: when RT is lowered to 0.7, the error was below 9%. The threshold value RT = 0.7 was considered a minimum as it was successfully tested in deficit irrigation practices for peach orchards.

Résumé

Introduction. Les indicateurs du stress hydrique végétal sont devenus précieux pour conduire des stratégies d’irrigation en cas de déficit et économiser l’eau. Dans ce cas, l’évapotranspiration (ET) est inférieure à sa valeur maximale pour la culture et pour le stade (ETc), et un coefficient de contrainte (Ks) s’applique pour obtenir la valeur réelle de ET (ETr). Le potentiel hydrique foliaire de base (Yp) peut être lié à la transpiration relative (RT), rapport entre la transpiration d’une parcelle stressée (T) et la transpiration d’une parcelle bien irriguée (Tm). L’estimation de RT à partir de Yp permet de calculer l’ETr pour déterminer les doses d’irrigation, si une irrigation en conditions de déficit est appliquée, puisque RT correspond approximativement à Ks. Matériel et méthodes. RT et Yp ont été mesurés afin d’établir une relation pour estimer RT sous un stress hydrique modéré pour programmer l’irrigation dans un verger de pêchers dans le sud du Portugal. RT a été calculé à partir de la mesure du flux de sève (bilan thermique) dans deux parcelles, l’une bien irriguée (quantités d’irrigation journalière au goutte-à-goutte calculées pour Tm) et une autre temporairement non irriguée. Résultats et discussion. Une forte corrélation a été observée entre RT et Yp, ce qui a permis d’estimer RT dans les conditions étudiées. Des différences importantes concernant la relation RT-Yp obtenue pour un autre verger de pêchers de la même région, disposant de conditions pédologiques similaires, ont été trouvées pour Yp compris entre –0,11 MPa et –0,45 MPa. Les résultats suggèrent que ces différences ont résulté des différents systèmes d’irrigation utilisés : goutte-à-goutte ou microasperseurs, puisque ceux-ci déterminent la distribution spatiale et temporelle de l’eau dans le sol et donc la géométrie différente du système racinaire. Une équation précédemment proposée pour estimer RT à partir Yp, avec une forme générale pour les différentes espèces d’arbres fruitiers, a été testée et s’avère suffisante dans certaines limites : jusqu’à RT = 0,7, l’erreur s’est révélée inférieure à 9 %. La valeur de seuil RT = 0,7 a été considérée comme un minimum, car elle a été testée avec succès lors de l’utilisation d’irrigation en conditions de déficit pour les vergers de pêchers.

Resumen

Introducción. Los indicadores del estrés hídrico vegetal se han vuelto esenciales para llevar a cabo estrategias de irrigación en caso de déficit y de ahorro de agua. En este caso, la evapotranspiración (ET) es inferior a su valor máximo para el cultivo y para la fase (ETc), y se aplica un coeficiente de tensión (Ks) para obtener el valor real de ET (ETr). El potencial hídrico de base foliar (Yp) puede estar unido a la transpiración relativa (RT), relación entre la transpiración de una parcela estresada (T) y la transpiración de una parcela bien irrigada (Tm). La estimación de RT a partir de Yp permite calcular la ETr para determinar las dosis de irrigación, si se aplica una irrigación en condiciones de déficit, dado que RT corresponde aproximadamente a Ks. Material y métodos. RT y Yp se midieron con el fin de establecer una relación para estimar RT bajo un estrés hídrico moderado, para programar la irrigación en un vergel de melocotoneros en el sur de Portugal. Se calculó RT a partir de la medida del flujo de savia (balance térmico) en dos parcelas, una bien irrigada (cantidades de irrigación diaria por goteo calculadas para Tm) y otra temporalmente no irrigada. Resultados y discusión. Se observó una fuerte correlación entre RT y Yp, lo que permitió estimar RT en condiciones estudiadas. Se encontraron importantes diferencias en cuanto a la relación RT-Y p obtenida para otro vergel de melocotoneros de la misma región, que dispusiera de condiciones pedológicas similares, para Yp comprendido entre –0,11 MPa y –0,45 MPa. Los resultados sugieren que dichas diferencias resultaron de diferentes sistemas de irrigación empleados: goteo o microaspersores, ya que éstos determinan la distribución espacial y temporal del agua en el suelo, y, por lo tanto, la diferente geometría del sistema radicular. Se testeó una ecuación anteriormente propuesta para estimar RT a partir Yp, con una forma general para las diferentes especies de árboles frutales, y resulta suficiente con ciertos límites: hasta RT = 0,7, el error resultó ser inferior al 9 %. El valor de aceptabilidad RT = 0,7 se consideró como un mínimo, ya que se testeó exitosamente durante la utilización de irrigación en condiciones de déficit para los vergeles de melocotoneros.