Comparison of the AquaCrop and CERES-Maize models for simulating maize phenology, grain yield, evapotranspiration and water productivity under different irrigation and nitrogen levels

The CERES-Maize and AquaCrop models were evaluated for their performance in simulating maize (Zea mays L.) phenology, evapotranspiration (ETc), grain yield and crop water productivity (CWP). Model input data for calibration, validation and simulations were obtained from field experiments conducted from 2011 to 2014 that imposed three different irrigation levels (full irrigation treatment [FIT], limited irrigation treatment [75% FIT] and rainfed control) and five nitrogen (N) management treatments. Both models performed well in simulating the maize phenological stages, with simulated values being within 1-4 days of measured values for both models. Both models simulated grain yield well during the calibration with a normalized root mean squared error (RMSEn) of 5% (0.6 t ha ⁻1) for CERES-Maize and 8% (0.80 t ha ⁻1) for AquaCrop. The model error for ETc varied from -2 to +14% for CERES-Maize and ranged from -3 to +11% for AquaCrop. High N levels resulted in higher accuracy in predicting ETc. The AquaCrop model performed better than CERES-Maize in simulating irrigated crop production under different N levels under rainfed conditions. The performance of both models for rainfed systems was poorer than their performance in irrigated systems, indicating that both models need further improvements in simulating rainfed maize production systems. Les modeles CERES-Mais et AquaCrop ont ete evalues compte tenu de leurs performances dans la simulation de la phenologie du mais (Zea mays L.), de l'evapotranspiration (ETc), du rendement en grains et de la productivite de l'eau des cultures (CWP). Les donnees d'entree du modele pour l'etalonnage, la validation et les simulations ont ete obtenues a partir d'experiences sur le terrain menees de 2011 a 2014 qui imposaient trois niveaux d'irrigation differents [traitement d'irrigation complet (FIT), traitement d'irrigation limite (FIT a 75%) et controle pluvial] et cinq traitements de gestion de niveaux d'azote (N). Les deux modeles ont bien fonctionne dans la simulation des stades phenologiques du mais, les valeurs simulees se situant dans un delai de 1 a 4 jours par rapport aux valeurs mesurees pour les deux modeles. Les deux modeles ont bien simule le rendement en grains lors de l'etalonnage avec une erreur moyenne quadratique normalisee (RMSEn) de 5% (0,6 t ha ⁻1) pour CERES-Mais et de 8% (0,80 t ha ⁻1) pour AquaCrop. L'erreur du modele pour l'ETc variait de -2 a 14% pour le CERES-Mais et de -3 a 11% pour l'AquaCrop. Des concentrations elevees d'azote ont entraine une plus grande precision dans la prevision de l'ETc. Le modele AquaCrop a donne de meilleurs resultats que le CERES-Mais dans la simulation de la production de cultures irriguees a differents niveaux d'azote dans des conditions pluviales. La performance des deux modeles pour les systemes pluviaux etait inferieure a celle des systemes irrigues, ce qui indique que les deux modeles doivent encore etre ameliores dans la simulation des systemes de production de mais pluvial.