Optimizing Tomato Water and Fertilizer Uses in Smallholder Farms in South Africa Using the Piloten Model

The objectives of this paper are twofold: (i) to calibrate and validate the PILOTEN crop model for tomato (Solanumlycopersicum L.), and (ii) to use the model to examine the response of tomato yield to different irrigation and fertilization schedulingscenarios under varying climatic conditions in order to draw up management recommendations for smallholder farms. Thecalibration and validation were performed by using data collected from field experiments carried out in the north-east of SouthAfrica, on shallow Ferrosol and Luvisol soils. The scenarios dealt with: (i) the initial soil-water availability (fulfilling or not thesoil-water reserve at planting); (ii) the irrigation dose frequency (high versus low irrigation doses ranging from 10 to 40 mm perapplication); (iii) the fertilization dose frequency (full versus split fertilization application). The results indicated that only thefertilization scheduling may significantly affect tomato yields, while irrigation scheduling has a minor role. However, comparedto the local official irrigation guidelines, it is recommended to slightly increase the irrigation doses during the first 4 weeks ofgrowth for tomato grown between early September and mid-December, and to slightly decrease the doses in the second partof the growing cycles starting in February and May. It is also suggested to avoid applying the entire fertilizer dose after seedlingplanting for tomato grown between mid-February and late June; Ce travail a un double objectif: (i) calibrer et valider le modèle Piloten pour la tomate (Solanum lycopersicum L.) et (ii) utiliserle modèle pour analyser la réponse du rendement de la tomate à différents scénarios d’irrigation et de fertilisation, sousdifférentes conditions climatiques, afin de proposer des recommandations de conduites culturales aux petites exploitations.Le calage et la validation du modèle ont été effectués en utilisant des données recueillies par des expérimentations menées dansle nord-est de l’Afrique du Sud, sur des Ferrosols et des Luvisols peu profonds. Les scénarios ont traité: (i) de la disponibilitéinitiale en eau du sol (réserve en eau du sol reconstituée ou non à la plantation); (ii) du couple dose-fréquence d’irrigation(doses d’irrigation élevées à faibles allant de 10 à 40 mm par application); (iii) du couple dose-fréquence de fertilisation.Les résultats ont indiqué que seul le calendrier de la fertilisation peut affecter de manière significative les rendements de latomate, tandis que le calendrier d’irrigation joue un rôle mineur. En comparaison avec les recommandations locales de lagestion de l’irrigation et de la fertilisation de la tomate, il est recommandé d’augmenter légèrement les doses d’irrigation pendantles 4 premières semaines de croissance pour la tomate cultivée entre le début septembre et la mi-décembre, et de diminuerlégèrement les doses dans la deuxième partie du cycle de croissance commençant en février et en mai. Il est également suggéréd’éviter l’application de la totalité de la dose d’engrais après les semis de tomate cultivée entre mi-février et fin-juin