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带你学WOFOST

老五带你学WOFOST---第二节WOFOST功能介绍

晚上抽个时间,再写点东西,好发上来继续之前的内容

上一讲,我们大体介绍了什么事作物模型,从非常宏观的角度,讲了一下作物模型的运行机理,由于作物模型种类众多,为了保险起见,就从较简单的WOFOST入手,跟大家一起讨论

闲言少叙,书归正文

我是纯洁的分割线

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到底用什么模型,用什么方法,要看这个方法或者模型能干什么,最终能得到什么结果,中间的过程是否是我想要的,从这个角度出发,我们先来看一下,上一讲中一语带过的输出结果(农业的模型,要带一部分农学术语,不过多解释,需要的可以百度或者留言咯)WOFOST到底能输出什么

农民朋友最关心两个问题,产量和价格,搞科研(农作物方面,不是经济方面)当然要考虑的多一些,除了重要的产量问题,还要综合考虑作物的生长过程,那么,WOFOST可以帮你解决这些问题。

写到这里,其实有点想从模型代码以及算法上面进行一些介绍,感觉那样或许介绍起来更方便,但是考虑到初学用户一下子要接受那么多内容,代码和算法这块,就放到后面在说吧。作物生长过程中的环境条件对作物的影响很大,俗话说,有收无收在于水,多收少收在于肥,可见,水分对于作物生长的重要性,我国幅员辽阔,南方多雨地区有时可以无视水分的限制,而干旱的西北内陆,则是水贵如油,所以,在模拟的时候,需要根据实际情况进行,WOFOST 中,为用户提供了3中水分条件背景

1 水分充裕(潜在)条件(就是整个生长过程中不缺水,即便不下雨,我浇水也好地下水向上补充也好,反正我就是不缺水);

2水分限制条件(这就是看天吃饭了,多下点雨就多点,少下点雨就少点,地下水深就用不上,地下水浅就多少来点,灌溉的话,咱么可以理解为降水里面,这个后面说)

3水分过多(夸张点理解,就是发洪水了)植物不能缺水,但是水分过多也是有害的,把地表覆盖住,根系得不到充分的养分,会造成缺氧腐烂,作物就完鸟(较真的通知请忽略水生作物,那是作物特性所致)

上面就是WOFOST里面的生长水平了

下面来看看WOFOST到底能输出什么,我偷懒,复制了一些,各位轻拍

- ‘IDSEM’: number of days since emergence (d);---从出苗到这条记录的天数

- ‘DVS’: development stage of crop (-);---生长进程(这个不是很好理解,后面介绍)

- ‘TSUM’: thermal time since emergence (°C?d);---积温

- ‘WLV’: dry weight of living leaves (kg?ha-1);----叶片干重

- ‘WST’: dry weight of living stems (kg?ha-1);------茎秆干重

- ‘WSO’: dry weight of living storage organs (kg?ha-1);----穗重

- ‘TAGP’: total above ground production (dead and living plant organs)---地上部分总干重(kg?ha-1);

- ‘LAI’: leaf area index: (leaf area)/(soil area) (ha?ha-1);----叶面积指数

- ‘TRA’: transpiration rate (mm?d-1);-----蒸腾速率

- ‘GASS’: gross assimilation rate (kg (CH2O) ?ha-1?d-1);-------净同化速率

- ‘MRES’: maintenance respiration rate (kg (CH2O) ?ha-1?d-1);-------维持呼吸速率

- ‘DMI’: rate of dry matter increase (kg?ha-1?d-1).------干物重增长率

以上是水分足够(潜在条件)的输出结果

如果是水分限制了,就有下面的内容鸟

- ‘RD’: depth of actual root zone (cm);---根深

- ‘SM’: soil moisture content in actual root zone (cm-3(water) /

(cm-3(soil));-----土湿

- ‘RESRV’: available soil water in potential root zone (in and below actual root zone) (cm water);----潜在根区可用水

(only given when simulated without groundwater influence)

- ‘AVAIL’: amount of water available in actual root zone (cm water);----实际可用水

(only given when simulated without groundwater influence)

- ‘RAIN’: total rainfall in the simulation period (mm);----模拟期内总降水

- ‘EVA(P)’: evaporation rate from soil or from water stored on soil surface (mm?d-1);-----土壤表面蒸发率

- ‘SS’: surface storage (cm water);----地表水

- ‘ZT’: depth of groundwater table (cm below soil surface);-----地下水深

SC-DLO Technical Document 52 ?1998 ?63

- ‘wet’: days characterized by reduced crop growth due to oxygen------水分过多日标记

shortage (d);

- ‘dry’: days characterized by reduced crop growth due to water shortage (d).----水分过少日标记

弄到这里,已经略吐血,翻译实在不是我的强项,看懂了表达不出来,那种感觉,实在是不好受啊,忍一把,继续;

可能看到这里,会有点迷惑,那些wet、dry啥的,啥意思,什么日标记,这里来说一下输出的格式或者方式吧。

作为一个过程模拟,给定了初始条件,最终给出一个结果,这样是不够的,这样的结果是如何一步一步产生的呢,别急,WOFOST 可以模拟出来逐日(可以选间隔的,间隔2天,3天,50天,100天….)的生长状况,刚刚播种后,出苗,那穗重就是0,一直到作物成熟收获,加入有256天的生长期,那就可以得到256天的各指标的生长结果,第35天的叶片重量多少呢,叶面积指数多少呢,都是可以看到的,同时,哪天的水分条件是缺水了,哪天是水分过多了,都会有相应的指示。这样,就可以对过程进行分析。分析的时候,还有个很方便的小工具,等到下一节讲模式使用方法的时候,在进行介绍,留一个小包袱,哈还有水分平衡部分和营养物质平衡,写不动了…太累了

总之,就是原来有多少水,进来多少,模拟结束的时候,出去多少,剩下多少,大概就是这么个流程….守恒,守恒,守….

上面,介绍的输出,是最为详细,也是用的最多的一种输出结果,还有多年的统计输出等等,在操作的时候会进行介绍,但由于模型内容庞杂无序,不可能做到一一详细介绍,感兴趣的朋友可以自行摸索,也欢迎一起讨论。

好了,这一节就先介绍到这里,知道了WOFOST大概能做什么,能做到什么程度,下一步,到底要不要选择用,就看各位的需求了

下一节预告

手把手教你把WOFOST转起来

老五带你学WOFOST---第三节WOFOST适用作物杂谈

今天开会,中午没有休息,就趁着这个时间,继续一下第三节的内容吧

严格的来说,这部分内容应该是第二节的部分,但是当时在做第二节的内容的时候,没有想到这么细,总结了一下原因,自己做的时间太久,或许是相对熟悉了,许多基础的东西在总结的时候就忽略掉了,今天进行一些补充吧

具体先看一下上一节的内容,对这一节有一些前承

上一节,介绍了WOFOST软件能做的事情,无非就是各种条件下作物的生长情况,作为一个很概括的介绍,忽略了一个极为重要的问题,WOFOST究竟能模拟什么作物呢,你要研究红柿,他要看看冬小麦,作物的种类千千万,我咋能知道我的研究对象能不能适用于这个软件呢?

老五的答案是:基本上世界上有的作物,它都能模拟

别激动的太早了,先定一个基调,给块糖吃,然后就是大棒了

基本上,所有普适性的东西,都没有一个很突出的专项,上面说WOFOST可以模拟所有的作物,基本上就是一个普适性的东西,那就先从普适性说起吧

所有的植物,基本上都有根茎叶花果实种子之类的器官组成,从萌芽到茁壮成长,再到开花结果,然后到衰老死亡,大体上是这么个流程,不同的是,大白菜收获的时候,要的是它的叶,土豆收获的时候,是它的根,苹果收获的时候,是它的中果皮,造成这样的差异,归根结底,是作物基因性状的差异,换个角度说,作物光合作用同化形成的有机物,被转移到了不同的器官,以不同的形式存储了起来,马铃薯君的同化物跑到了根部,白菜兄的同化物在转移到花朵之前,大部分在叶片里面,WOFOST是不怎么考虑作物的外形建成的,形成了多少有机物,每个器官在不同生育阶段分配多少,最终呼吸消耗了多少,就是剩下的东东了,所以,如果可以确定了研究对象的这种生理和遗传特性,就可以利用模型对其进行模拟,在模型中,控制这些生理和遗传特性的参数,就保存在相应的文件内,以定量的数值形式进行描述。

因此,不必在乎模型自带的默认的那些作物中只有冬小麦而没有春小麦,只有玉米没有高粱,通用模型的特点就是这样,修改相关的参数,你甚至可以完全在模型中创造出一个新的作物品种,写到这里,其实是想在说作物文件的时候进行详细介绍的,昨晚一个论坛的朋友发消息来,说在作物选择上面有一些困惑,因此调整了一下策略,先把这个问题描述清楚,然后再按照之前的计划,从气象文、作物、土壤等文件以及运行方法进行介绍,当然,这是我个人的意见,如果大家有其他的需求,可以提出来,我也就相应的调整下。

举个普适性的例子吧,以冬小麦为例,10月播种12月1月进入越冬期,然后返青,最后拔节成熟,那么,WOFOST中,是如何控制的呢

首先,作物文件中有控制各生育期指标的参数,如光照,温度等等,当外界的气象条件满足了相关的条件,完成了生育期,继续上面的例子,10月冬小麦播种了,积温达到了出苗的标准,那么出苗完成,后面越来越冷,温度条件不够了,甚至低于冬小麦的成活温度,因此,发育停滞,直到来年春天,温度条件有所转变,达到了起身或者返青的标准,那么继续生长吧,大体上是这么个流程,所以,只要有了相关的参数,配合外界的气象条件,就是可以进行生长模拟,哪怕是你模拟冬小麦在春天播种,仍然会按照这个流程进行,只不过没有了越冬期,产量怎么样,就看参数之类的设置了。

现在,大体上的说明已经有了

说一下普适性模型的缺点吧

如果WOFOST真的能把所有的事情做好,那世界上就不需要那么多其他的模型了,DSSAT, ORYZA,等等都是非常著名的模型,ORYZA跟WOFOST是一个娘,ORYZA是专门研究水稻的模型,DSSAT是可以满足许多作物(这里不详细介绍了),那么WOFOST的长处和短处是什么呢,答曰,麦类作物,具体为什么,答案是,我也不知道,或许是模型建立的时候,里面的一些算法和参数的估计是基于麦类作物实验的吧,反正在国际上,WOFOST在许多国家得到了相当广泛的应用,也得到了认可,因此,就连它自带的作物文件,也大部分是麦类作物,冬小麦1-7号都有,大麦玉米之类。

大中午码字,现在眼睛也困得睁不开了,趴一下去。。。。。。。

老五带你学WOFOST---第四节手把手带你把模型转起来