In southern Quebec, uncertain rainfall and weather patterns can be detrimental to crop growth even though fresh water is an abundant resource. It is therefore desirable to have a good understanding of the water fluxes that occur in the soil profile of a drained agricultural field. Performing a soil water balance is a way to determine the water uses and losses within the soil profile. A seasonal study conducted in 2010 on a 4.2 ha agricultural field in Saint Emmanuel, Quebec aimed to quantify the water fluxes due to both lateral and vertical seepage in conventional (FD) and controlled drainage/subirrigation (CD) plots using the water balance method. Each component of the water balance was measured using high precision sensors, with the exception of surface runoff, which was assumed to be negligible. The water balance was replicated over three blocks, with each block consisting of paired FD and CD plots. The field observed water balance was then compared to a simulated water balance produced with the hydrological model DRAINMOD. The model was calibrated for the 2009 and 2010 seasons, and validated for the 2004 and 2005 seasons. The model performed satisfactorily with indices of agreement of 0.71-0.95 and 0.77-0.90 for FD and CD plots, respectively. Coefficients of determination, R2, were 0.37-0.88 and a narrower range of 0.44-0.77 for FD and CD, respectively. The field water balance determined vertical seepage depths for FD plots ranging from 109 to 149 mm entering the one metre soil profile. The water balance determined 46 mm entering the profile to 33 mm exiting the profile for CD plots. The DRAINMOD simulated seepage estimates for FD were 64 mm and 26 mm entering the profile for vertical and lateral seepage, respectively. Simulated seepage estimates for CD were 44 entering and 4 mm exiting for vertical and lateral seepage, respectively. These values represent both seepage as well as the cumulative error for all other components of the water balance. The results indicate more seepage is occurring in plots under controlled drainage and subirrigation. This concurs with literature and is valid since irrigation is applied and water tables are kept higher. While the crop benefits from irrigation, increased seepage can also result in nutrient loss from the field. A balance between irrigation applied and avoiding loss of nutrients is necessary to reduce input costs to the farmer while maintaining crop yield and minimizing nutrient contamination. / Dans le sud du Québec, les précipitations et les conditions météorologiques incertaines peuvent être préjudiciables à la croissance des cultures, même si l'eau douce est une ressource abondante dans cette région. Il est donc souhaitable d'avoir une bonne compréhension du flux d'eau qui se produit dans le sol d'un champ agricole. L'exécution d'un bilan hydrologique du sol est un moyen de déterminer les entrées, les sorties et l'utilisation de l'eau. Une étude saisonnière menée en 2010 sur un terrain de 4,2 hectares de maïs à Saint-Emmanuel, Québec a tenter de quantifier les flux d'eau due à l'infiltration latérale et verticale pour deux traitements, le drainage conventionnel (FD) et le drainage contrôlé en alternance avec l'irrigation souterraine (CD), en utilisant la méthode du bilan hydrologique. Chaque composante du bilan a été mesurée à l'aide de capteurs de haute précision, à l'exception des eaux de ruissellement, ce qui fût considéré comme négligeable. Le bilan hydrologique a été reproduit sur trois blocs, chaque bloc constitué de deux paires de parcelles de terrain sous FD et CD, entrecoupés d'une zone tampon. Les valeurs d'infiltration provenant du bilan mesurées sur le terrain ont été comparées à un bilan simulé pour le même champ à l'aide du modèle hydrologique DRAINMOD. Le modèle a été calibré pour les saisons 2009 et 2010, et validé pour les saisons 2004 et 2005.Le modèle a performé de manière satisfaisante avec les indices d'accord de 0.71 à 0.95 et de 0.77 à 0.90 pour FD et CD, respectivement. Les coefficients de détermination, R2, ont été de 0.44 à 0.77 et de 0.37 à 0.88 pour FD et CD, respectivement. L'infiltration verticale observée dans le champ pour FD variait de 109 à 149 mm qui entrait la parcelle. L'infiltration pour les parcelles de CD variait entre 47 mm qui entrait dans la parcelle et 33 mm qui quittait la parcelle. Les estimés vertical et latéral d'infiltration de DRAINMOD étaient de 64 et 26 mm de profondeur qui entrait dans les parcelles sous FD, respectivement. Les estimés vertical and latéral étaient de 44 mm qui entrait et 4 mm qui quittait les parcelles sous CD, respectivement. Ces valeurs représentent à la fois l'infiltration ainsi que l'erreur cumulative pour toutes les autres composantes du bilan hydrologique. Ces résultats indiquent que plus d'infiltration se passe dans les parcelles sous CD. Ceci correspond avec la littérature et est valable parce que l'irrigation est appliquée et que les nappes phréatiques sont maintenus plus élevées. Malgré les avantages de l'irrigation des cultures, l'infiltration accrue peut également entraîner la perte de nutriments provenant du terrain. Un équilibre entre l'irrigation appliquée et en évitant les pertes d'éléments nutritifs est nécessaire pour réduire les coûts pour les agriculteurs tout en préservant le rendement des cultures sans réduire les charges en éléments nutritifs.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.107741 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Bourke, Simone |
| Contributors | Chandra A Madramootoo (Internal/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 | Master of Science (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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