Use of infrared thermometer technique in irrigation scheduling of pomegranate (Punica granatum L.) plant

Abstract

The main objectives of this study are to assess crop water stress index (CWSI) and to determine irrigation schedule of pomegranate using infrared thermometer technique. Treatments with three replications were irrigated every three and six days intervals, as much as 0.50 (S1), 0.75 (S2), 1.00 (S3), and 1.25 (S4) of Class A pan evaporation. Additionally, an unirrigated plot was also formed. The equations obtained for non-water stress baseline is Tc-Ta=0.645VPD-4.338. The equation of full water stressed upper baseline obtained from data taken from branches of pomegranate plant cut in different days is given by Tc-Ta= 0.0489VPD+2.8734. According to the results obtained, it is concluded that infrared thermometer can be used for irrigation scheduling of the pomegranate plants in Antalya conditions. When using this technique in Antalya conditions, it is suggested to keep the seasonal mean CWSI value approximately 0.12 and the index value of 0.40 can be used to start the irrigation. Additionally, it is suggested that the amount of irrigation can be determined as much as the amount of evaporation measured until the index value reaches 0.40.

Keywords

• Crop water stress index,Pan evaporation,Irrigation interval,Irrigation scheduling

Infrared termometre tekniğinin nar (Punica granatum L.) ağaçlarında sulama programlaması amacıyla kullanım olanakları

Abstract

Bu çalışmada, bitkiye dayalı sulama programlaması yöntemlerinden biri olan infrared termometre tekniğinin nar ağaçlarında bitki su stresi indeksinin (CWSI) değerlendirilmesi ve sulama programlamasında kullanım olanaklarının araştırılması amaçlanmıştır. Deneme konuları, üç tekerrürlü olarak A sınıfı buharlaşma kabından ölçülen yığışımlı buharlaşma miktarının 0.50 (S1), 0.75 (S2), 1.00 (S3), ve 1.25 (S4) katının 3 günde bir ve 6 günde bir uygulandığı konularınyanı sıra susuz (S0) konudan oluşmuştur. Bitki taç örtüsü sıcaklığı ve hava sıcaklığı farkına (Tc-Ta) ve havanın buhar basıncı açığına (VPD) bağlı olarak, su stresi çekmeyen alt baz çizgisinin denklemi Tc-Ta=-0.645VPD-4.338, farklı günlerde kesilen ağaçlardan alınan değerler kullanılarak su stresli koşullarda hesaplanan üst baz çizgisi ise Tc-Ta= 0.0489VPD+2.8734 olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, Antalya koşullarında nar bitkisinin sulama programlamasında infrared termometre tekniğinin kullanılabileceği belirlenmiştir. Antalya’da bu tekniğin kullanılması durumunda mevsim boyunca ortalama CWSI değerinin 0.12 civarında tutulacak şekilde sulama programlamasının yapılabileceği, 0.40 indeks değerinin sulamaların başlatılmasına karar vermek için kullanılabileceği, CWSI değerinin söz konusu değere ulaştığı zamana kadar oluşacak yığışımlı buharlaşma miktarının ise uygulanacak sulama suyu miktarı olarak önerilebileceği belirlenmiştir.

Keywords

• Bitki su stresi indeksi,Pan buharlaşması,Sulama aralığı,Sulama programlaması

References

1. Alderfasi, A.A., & Neilsen, D.C. (2001). Use of crop water stress index for monitoring water status and schedul ingirrigation in wheat. Agricultural Water Management, 47(1):69-75.
2. Al-Faraj, A., Meyer, G.E., & Horst, G.L. (2001). A crop water stress index for tall fescue (Festuca arundinacea schreb.) irrigation decision-making a traditional method. Computers and Electronics in Agriculture, 31(2):107-124.
3. Alves, I., & Pereira, L.S. (2000). Non-water-stressed baselines fo rirrigation scheduling with infrared thermometers: A new approach. Irrigation Science, 19(1):101-106.
4. Ballester, C., Jimenez-Bello, M.A., Castel, J.R., & Intrigliolo, D.S. (2013). Usefulness of thermography for plant water stress detection in citrus and persimmon trees. Agricultural and Forest Meteorology, 168:120-129.
5. Baştuğ, R., & Irmak, S. (1996). Toprak suyu potansiyeli ve bitki su stresi indeksi (CWSI) değerlerinin mısır sulanmasında kullanılması. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 9(1):241-255.
6. Bellvert, J, Zarco-Tejada, P.J, Girona, &Fereres, E. (2013). Mapping crop water stress index in a ‘pinot-noir’ vineyard: comparing ground measurements with thermal remote sensing imagery from an unmannedaerial vehicle. Precision Agricculture, 15(4):361-376.
7. Ben-gal, A., Agam, N., Alchanatis, V., Cohen, Y., Yermiyahu, U., Zipori, I., Presnov, E., Sprintsin, M., & Dag, A. (2009). Evaluating water stress in irrigated olives: correlation of soil wate status, tree water status, and thermal imagery. Irrigation Science, 27(5):367-376.
8. Berni, J.A.J., Zarco-Tejada, P.J., Sepulcre-Cantó, G., Fereres, E., &Villalobos, F.J. (2009). Mapping canopy conductanc eand CWSI in olive orchards using high resolution thermal remote sensing imagery. Remote Sensing of Environment, 113(11):2380-2388.

9. Bozkurt, S., Çolak, Y., Yazar, A., Sezen, S.M., & Tangolar, S. (2014). Çukurova bölgesinde ergin çekirdeksiz sofralık üzüm çeşidinde bitki su stresinin infrared termometre ile izlenmesi. Alatarım, 13(1):17-26.
10. Carcova, J., Maddoni, G.A., & Ghersa, C.M. (1998). Crop water stress index of three maize hybrids grown in soils with different quality. Field Crops Research, 55(1-2):165-174.
11. Cremona, M.V., StutzeL, H., & Kage, H. (2004). Irrigation scheduling of kholrabi (Brassica oleracea var. gongylodes) using crop water stress index. HortScience, 39(2):276-279.
12. Emekli, Y., Bastug, R., Buyuktas, D., & Emekli, N.Y. (2007). Evaluation of a crop water stress index for irrigation scheduling of bermudagrass. Agricultural Water Management, 90(3):205-212.
13. Erdem, Y., Şehirali, S., Erdem, T., & Kenar, D. (2006). Determination of crop water stress index for irrigation scheduling of bean (Phaseolus vulgaris L.). Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 30(3):195-202.
14. Gençoğlan, C., & Yazar, A. (1999). Çukurova koşullarında yetiştirilen I. ürün mısır bitkisinde infrared termometre değerlerinde yararlanılarak bitki su stresi indeksi (CWSI) ve sulama zamanının belirlenmesi. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 23(2):87-95.
15. GonzaleZ-Dugo, V., Goldhamer, D., Zarco-Tejada, P.J., & Fereres, E. (2015). Improving the precision of irrigation in a pistachio farm using an unmanned airborne thermal system. Irrigation Science, 33(1):43-52.
16. Gonzalez-Dugo, V., Zarco-Tejada, P.J., & Fereres, E. (2014). Applicability and limitations of using the crop water stress index as an indicator of water deficits in citrus orchards. Agricultural and Forest Meteorology, 198-199(2014):94-104.
17. Idso, S.B., Jackson, R.D., Pinter, P.J.Jr., Reginato, R.J., & Hatfield, J.L. (1981). Normalizing the stres-degree-day parameter for environmental variability. Agricultural Meteorology, 24(1981):45-55.
18. Intrigliolo, D.S., Bonet, L., Nortes, P.A., Puerto, H., Nicolas, E., & Bartual, J. (2013). Pomegranate trees performance under sustained and regulated deficiti rrigation. Irrigation Science, 31(5):959-970.
19. Irmak, S., Haman, D.Z., &Bastug, R. (2000). Determination of crop water stress index for irrigation timing and yield estimation of corn. Agronomy Journal, 92(6):1221-1227.
20. Jackson, R.D., Idso, S.B., Reginato, R.J., &Pinter, P.J.Jr. (1981). Canopytemperature as a cropwaterstressindicator. WaterResourcesResearch, 17(4):1133-1138.
21. James, L.G. (1988). Principles of farm irrigation systems design. John Wiley&Sons Inc., p:543, New York, USA.
22. Köksal, E.S. (2006). Sulama suyu düzeylerinin şekerpancarının verim, kalite ve fizyolojik özellikleri üzerindeki etkisinin, infrared termometre ve spektroradyometre ile belirlenmesi. Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi, Ankara.
23. Laribi, A.I., Paloua, L., Intrigliolo, D.S., Nortesc, P.A., Rojas-Argudoa, C., Tabernera, V., Bartuald, J., & Perez-Gagoa, M.B. (2013). Effect of sustained and regulated deficit irrigation on fruit quality of pomegranate. Agricultural Water Management, 125(2013):61-70.
24. Nielsen, D.C., (1990). Scheduling irrigations for soybeans with the crop water stress index (CWSI). Field Crops Research, 23(2):103-116.
25. O’toole, J.C., Turner, N.C., Namuco, O.P., Dingkuhn, M., & Gomez, K.A. (1984). Comparison of some crop water stress measurement methods. Crop Science, 24(6):1121-1128.
26. Olufayo, A. Baldy, C., &Ruelle, P. (1996). Sorgum yield, water use and canopy temperatures under different levels of irrigation. Agricultural Water Management, 30(1):77-90.
27. Orta, A.H., Erdem, Y., & Erdem, T. (2003). Crop water stress index for watermelon. Scienta Horticulturae, 98(2):121-130.
28. Ödemiş, B., & Baştuğ, R. (1999). Infrared termometre tekniği kullanılarak pamukta bitki su stresinin değerlendirilmesi ve sulamaların programlanması. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 23(1):31-37.
29. Pinter, P.J., & Reginato, R.J. (1982). A thermal infrared technique for monitoring cotton water stress and scheduli ngirrigations. Transaction of the ASAE, 25(6):1651-1655.
30. Reginato, R.J. (1983). Field quantification of crop water stress. Transaction of the ASAE, 26(3):772-781.
31. Roy, S., &Ophori, D. (2014). Estimation of crop water stress index in almond orchards using thermal aerial imagery. Journal of Spatial Hydrology, 12(1):29-43.
32. Sammis, T.W., Riley, W.R., & Lugg, D.G. (1988). Crop water stress index of pecans. Applied Engineering in Agriculture, 4(1):39-45.
33. Sepaskhah, A.R., & Kashefipour, S.M. (1994). Relationships between leaf water potential, CWSI, yield and fruit quality of sweet lime under drip irrigation. Agricultural Water Management, 25(1):13-22.
34. Septar, L., Paltineanu, C., Chitu, E., Moale, C., Demirsoy, H., Köksal, E.S., Kızılkaya, R., & Macit, İ. (2014). Canopy temperature for peach tree at various soil water contents. Eurasian Journal of SoilScience, 3(1):56-64.
35. Sezen, S.M., Yazar, A., Daşgan, Y., Yücel, S., Akyıldız, A., Tekin, S., & Akhoundnejad, Y. (2014). Evaluation of crop water stress index (CWSI) for red pepper with drip and furrow irrigation under varying irrigation regimes. Agricultural Water Management, 143:59-70.
36. Taghvaeian, S., Comas, L., Dejonge, K.C., & Trout, T.J. (2014). Conventional and simplified canopy temperature indices predict water stress in sunflower. Agricultural Water Management, 144:69-80.
37. Tanrıverdi, C. (2010). Improved agricultural management using remote sensing to estimate water stress indices. Applied Remote Sensing Journal, 1(2):19-24.
38. Tekinel, O., & Kanber, R. (1979). Çukurova koşullarında kısıntılı su kullanma durumunda pamuğun su tüketimi ve verimi. Tarsus Bölge Topraksu Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları, 98:40.
39. Testi, L., Goldhamer, D.A., Iniesta, F., & Salinas, M. (2008). Crop water stress index is a sensitive water stress indicator in pistachio trees. Irrigation Science, 26(5):395-405.
40. Wang, D., & Gartung, J. (2010). Infrared canopy temperature of early-ripening peach trees under postharvest deficit irrigation. Agricultural Water Management, 97(11):1787-1794.
41. Wiriya-Alongkorn, W., Spreer, W., Ongprasert, S., Spohrer, K., Pankasemsuk, T., & Müller, J. (2013). Detecting drought stress in longan tree using thermal imaging. Maejo International Journal of Scienceand Technology, 7(1):166-180.
42. Yazar, A. (1990). Utilization of infrared thermometry technique for assessing crop water stres and irrigation scheduling for soybean. DoğaTürk Tarım ve Ormancılık Dergisi, 14:517-533.
43. Yuan, G., Luo, Yi., Sun, X., &Tang, D. (2004). Evaluation of a crop water stress index for detecting water stress in winte rwheat in the North China Plain. Agricultural Water Management, 64(1):29-40.