The Cosmic‐ray Soil Moisture Observation System (Cosmos) for Estimating the Crop Water Requirement: New Approach

• Published in: Irrigation and drainage 2017-10, Vol.66 (4), p.456-468
• Main Authors: Ragab, R., Evans, J.G., Battilani, A., Solimando, D.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Agricultural management; Agriculture; besoin en eau pour l'irrigation; besoins en eau de récolte; Cell culture; Computer simulation; Copyright; Cores; Cosmic rays; Cosmos; crop water requirement; Crops; Cultures; déficit d'humidité du sol; Environmental monitoring; Irrigation; irrigation requirement; Irrigation water; Measurement; mesure de l'humidité du sol; modèle SALTMED; Moisture content; Probes; Root zone; SALTMED model; Simulation; Soil; Soil layers; Soil moisture; soil moisture deficit; soil moisture measurement; Soil water; Terrain
• ISSN: 1531-0353; 1531-0361
• DOI: 10.1002/ird.2152

Soil moisture is a crucial parameter to determine the crop water requirement for irrigation. The soil moisture deficit (SMD) of the root zone is an indicator that can be used to determine the exact crop water requirement. Application of the recent technology of COsmic‐ray Soil Moisture Observation System (Cosmos) provides continuous, integrated, area‐based values, with a measurement radius of up to 400 m, whilst being non‐invasive. In a field experiment in Italy, the Cosmos probe was used over a mixed crop area during the cropping seasons of 2014 and 2015. The results showed that soil moisture values obtained by Cosmos were comparable with those obtained for the top 0–60 cm layer soil moisture measured by sensors, soil cores, profile probes and with values simulated by the SALTMED model. This indicates that the Cosmos probe's effective depth of sensing is within the top 0–60 cm. Knowing that almost 80% of the crop root system is accommodated within the top 0–60 cm, the Cosmos measurement could be useful for monitoring the soil water status and SMD in the root zone in irrigated agriculture. The Cosmos system could be made operational for irrigation managers to determine when and how much to irrigate. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd. Résumé L'humidité du sol est un paramètre crucial pour déterminer les besoins en eau d'une culture irriguée. Le déficit d'humidité du sol de la zone de racine (SMD) est un indicateur qui peut être utilisé pour déterminer le besoin en eau exact d'une récolte. L'application de la technologie récente du système d'observation de l'humidité du sol à rayonnement COsmic (Cosmos) fournit des valeurs continues, intégrées, zonales, avec un rayon de mesure de jusqu'à 400 m, tout en étant non invasive. Dans une expérience de terrain en Italie, la sonde COSMOS a été utilisée sur une zone de cultures mixtes pendant les saisons de 2014 et 2015. Les résultats ont montré que les valeurs d'humidité du sol obtenues par Cosmos étaient comparables à celles obtenues pour les 60 premiers centimètres du sol par des capteurs, des prélèvements de sol, des sondes à profils humidimétriques, des résultats de simulation par le modèle SALTMED. C′est donc dans cette zone où se situe la profondeur effective de détection de la sonde Cosmos; sachant que près de 80% du système racinaire se situe également dans cette zone, la mesure Cosmos pourrait être utile pour surveiller l'état de l'eau du sol et le SMD dans la zone la zone racinaire en vue d'une applic