Crop production is highly dependent upon weather; therefore, future climate change could adversely affect the burgeoning global population. The primary objective of this study was to predict the consequences of climate change on agriculture. Since current climate projections use general circulation models (GCMs) on a global scale, a statistical downscaling model (SDSM) was used to downscale these outputs into a local scale, essential for reliable crop model simulations.By linking predicted changes in local climate to soil properties and crop characteristics through field and laboratory studies, thresholds of soil moisture content for efficient irrigation scheduling were defined, and an irrigation requirements model (IRM) was developed. Using the IRM, irrigation was triggered when soil moisture was 18 or 24 mm for peaches grown in clay and sandy soils, respectively, and was also triggered at 56 mm for grapes grown in clay soils. It was noteworthy that the IRM reduced irrigation needs by 20 to 25% without affecting yield of peaches (50 to 60 kg/tree). Regarding predicted increases in temperatures and variability in precipitation, the SDSM-HadCM3 A2 scenario forecast the greatest increases, namely ~3.5 and ~2.5°C in average monthly maximum and minimum temperatures, respectively, during the growing season, compared to a 1961-1990 base period. Moreover, precipitation events were also predicted to be more frequent (8 to 30%) and intense (10 to 50%) during crop growing months.With these future climate change scenarios, irrigated peach yield could increase 5 to 20%, since actual tree transpiration reached 0.8 kg/h (compared to a maximum of 0.4 kg/h without irrigation). Furthermore, with irrigation, fruit firmness, the best indicator of ripening and predictor of peach storage potential, is expected to improve by 20% over the current value of 340 kPa.The most novel aspect of this study was development of the IRM, and its prediction of optimal irrigation needed to sustain or increase crop yield and quality, and concurrently conserve water. / La production agricole est très dépendante du climat; par conséquent, les futurs changements climatiques globaux pourraient avoir des effets adverses sur la population mondiale en plein essor. L'objectif principal de cette étude était de prédire les conséquences du changement climatique sur l'agriculture. Puisque les projections climatiques actuelles utilisent des modèles de circulation générale à une échelle globale, un modèle statistique de réduction (MSR) a été utilisé pour réduire ces données à l'échelle locale, ce qui est essentiel pour des simulations de production agricole.En reliant les changements du climat locaux prédits (modélisation) aux propriétés du sol et les caractéristiques des cultures (études sur le terrain et en laboratoire), les seuils du contenu en humidité du sol pour la planification d'un horaire d'irrigation efficace ont été définis, et un modèle de besoin en irrigation (MBI) a été développé. En utilisant ce modèle, l'irrigation était déclenchée lorsque l'humidité du sol était de 24 ou 18 mm pour les pêchers croissant en sols sablonneux ou argileux, respectivement, et a été déclenchée à 56 mm pour les vignes croissant en sol argileux. Il était remarquable que le MBI a réduit le besoin en irrigation de 20 to 25% sans affecter le rendement en pêches (50 to 60 kg/arbre).Concernant les augmentations de températures et les variabilités de précipitations prédites, le scénario SDMS-HadCM3 A2 prédit les plus fortes hausses, environ 3.5 et 2.5oC en moyenne pour les températures mensuelles maximum et minimum, respectivement, pendant la saison de croissance (comparé à une période de base 1961-1990). De plus, des précipitations plus fréquentes (8 to 30%) et plus intenses (10 to 50% durant les mois de croissance ont aussi été prédites.Avec ces scénarios de changements climatiques futurs, le rendement en pêches irriguées pourrait augmenter de 5 to 20%, puisque la transpiration des arbres a atteint 0.8 kg/h (comparé à un maximum de 0.4 kg/h sans irrigation). De plus, avec l'irrigation, la fermeté des fruits, le meilleur indicateur du mûrissement et prédicateur du potentiel d'entreposage des pêches, devrait s'améliorer de 20% (valeur actuelle, 340 kPa).L'aspect le plus novateur de cette étude a été le développement du modèle MBI, qui a prédit l'irrigation optimale requise pour maintenir ou augmenter le rendement et la qualité des cultures tout en conservant l'eau.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.104583 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Doria, Rufa |
| Contributors | Chandra A Madramootoo (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Bioresource Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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