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上一篇提到DSSAT模型裡面包含品種 (Cultivar, CUL)、生態型 (Ecotype, ECO) 與物種 (Species, SPE) 等3個階層的作物參數,我們就可以體會到作物模式對於不同的外表徵狀變異性有其認知,我們可以觀察到大概是以下的架構
物種 (Species)
|
生態型 (Ecotype)
|
品種 (Cultivar)
越下層的特性就越容易改變。也就是說,不同的品種會有個別的品種參數,但可能會有不同的生態種參數,可能只有一個物種參數。
接下來我們要以玉米為例,從品種依序往上介紹,我們會談到 CERES-MAIZE 與 CSM-IXIM兩個玉米模型的參數。
品種參數 (Cultivar)
這邊我們先觀察MZCER047.CUL與MAIXM047.CUL兩個檔案,來了解品種參數的項目
@VAR# VRNAME......... EXPNO ECO# P1 P2 P5 G2 G3 PHINT
! 1 2 3 4 5 6
PC0001 2500-2600 GDD . IB0001 160.0 0.750 780.0 750.0 8.50 49.00
CSM-IXIM的品種參數如下:
@VAR# VRNAME......... EXPNO ECO# P1 P2 P5 G2 G3 PHINT AX ALL
! 1 2 3 4 5 6 7 8
IB0035 McCurdy 84aa . IB0001 260.0 0.300 955.0 700.0 8.50 43.00 770. 930.
從上面可以看到,CSM-IXIM比CERES-MAIZE多了AX與ALL兩個最大葉的參數,其他的參數相同,以下我們就來一一介紹參數的定義
P1:萌芽至幼齡期結束的累積溫度值 ,選用幼齡期結束是因為這段期間的發育不受光週期所影響
P2:光週期敏感係數,光週期超過最大日長 (12.5 小時),日長每增加1小時,發育週期延長的日數,以日為單位。
P5:吐絲至生理成熟期積溫值
G2:潛勢籽粒數,每株玉米最大的可能粒數 (no. /plant)
G3: 潛勢籽粒生長速率,最適生長條件下籽粒重量的線性增加數率 (mg/day)
PHINT: 出葉間隔,每個葉尖出現所需經歷的累積有效溫度值 (GDD/leaf tip)
AX:最大葉的葉面積 (cm2/leaf)
ALL:最大葉的壽命 (累積溫度值)
值得注意的是,CERES-MAIZE與CSM-IXM都是以8°C作為基礎溫度計算有效溫度。
生態型參數 (Ecotype)
生態型參數
TBASE:基礎溫度,低於該溫度發育就停止 (預設值為 8)
TOPT:最適溫度,營養生長期當中發育速率最快的溫度 (預設值為 34)
ROPT:最適溫度,生殖生長期當中發育速率最快的溫度 (預設值為 34)
P2O:光週期影響的門檻值,當日長低於此值即不會影響發育速率,單位小時 (預設值12.5)
DJTI:光週期鈍感生態型,從幼齡期 (Juvenile) 結束到雄穗分化 (Tassel initiation) 所需的日數 (預設值4)
GDDE:每1公分的播種深度出土所需的累積溫度,單位是 GDD/cm,可以視為是胚軸的生長速率倒數 (預設值 6.0)
DSGFT:吐絲期到有效籽粒充實期所需的累積溫度 (預設值 170)
RUE:輻射利用效率,單位 g plant/MJ PAR (預設值4.2)
KCAN:植冠消光係數 (預設值0.85)
TSEN:會產生葉片低溫寒害的溫度 (預設值6)
CDAY:寒冷天數的參數 (預設值 15)
CERES-MAIZE 程式使用簡單的門檻值累計寒冷天數,當每天的最低溫小於TSEN就會在CDAY這個變數+1,當CDAY超過門檻值的時候,程式就會停止,並且在Warning message說明低溫日數超過門檻值。
以上的參數是CERES-MAIZE和CSM-IXIM都有的參數,以下的參數是CSM-IXM特有的參數。
PSTM:控制ISTAGE 3-4 之間碳水化合物往莖運送的係數,PSTM值越大,越多的碳水化合物進入莖、越少進入葉。預設值為0.4,Heavy Stems 型為0.75、Ligh Stem 型為0.10、Medium Stem 型為0.50。
PEAR:控制穗生長期 (250 GDD before flowering-end ISTAGE 4)碳水化合物進入穗的參數 (預設值為0.15)
物種參數 (Species)
CERES-MAIZE與CERES-IXIM使用相同的物種參數,並分為數個大項,以下針對每一個大項進行說明
溫度效應
DSSAT模式使用梯形方程式來表示效應,共有 TBASE, TOPT1, TOPT2, TMAX等4個係數,相對應的應該是0,1,1,0等數值
PRFTC:光合作用的溫度參數,模式值是6.2, 16.5, 33.0, 44.0
RGFIL:相對籽粒增加速率的溫度參數,模式值是5.5, 16.0, 39.0, 48.5
光合作用係數
PARSR:太陽輻射量(Solar radiation)轉換為光合有效輻射(PAR)的參數,模式值為0.5
CO2X, CO2Y:二氧化碳濃度效應參數,從GROSUB可以找到以下的指令,可以了解到模式認為不同CO2濃度下有不同的輻射利用效率,利用 PCO2 這個係數來表示輻射利用效率
PCO2 = TABEX (CO2Y,CO2X,CO2,10)
! JIL 08/01/2006 Intercepted PAR (MJ/plant d)
IPAR = PAR/PLTPOP * (1.0 - EXP(-LIFAC * LAI))
PCARB = IPAR * RUE * PCO2
程式碼的預設值如下
CO2X 0 220 280 330 400 490 570 750 990 9999
CO2Y 0.00 0.85 0.95 1.00 1.02 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08
CANH:潛勢植冠高度,單位公尺 (m),模式預設值2.0
逆境反應 Stress response
FSLFW:植株受到100%水分逆境時葉面積萎凋比例,單位1/day,預設值0.05
FSLFN:植株受到100%缺氮逆境時葉面積萎凋比例,單位1/day,預設值0.05
FSLFP:植株受到100%缺磷逆境時葉面積萎凋比例,單位1/day,預設值0.05
種子生長參數 Seed growth parameters
SDSZ:最大潛勢籽粒重,單位mg/sd,預設值0.2750
RSGR:相對種子生長速率,小於該值時植物會提早成熟,預設值0.1
RSGRT:種子相對生長速率小於RSGR引起提早成熟的連續日數,預設值5
CARBOT:因為缺水、缺氮或溫度逆境,使得CARBO小於0.001導致植株提早成熟之連續日數,預設值7
DSGT:播種到萌芽最長天數,超過該值種子就會死亡,預設值21
DGET:種子萌芽到出土最長的積溫,超過此值種子就會乾旱死亡,預設值150
SWCG:種子萌芽所需的最低有效水分含量值,單位cm3/cm3,預設值0.02
出土的初始狀態 Emergence initial condition
STMWTE:出土時莖乾重,單位g/plant,預設值0.2
RTWTE:出土時根乾重,單位g/plant,預設值0.2
LFWTE:出土時葉乾重,單位g/plant,預設值0.2
SEEDRVE:出土時種子儲存的碳水化合物,單位g/plant,預設值0.2
LEAFNOE:出土時的頁數,單位個/plant,預設值1
PLAE:出土時的葉面積,單位cm2/plant,預設值1
氮參數 Nitrogen parameters
TMNC:plant top minimum N concentration,單位g N/g dry matter,預設值 0.0045
TANCE:出土時地上部的氮含量,單位g N/g dry matter,預設值0.044
RCNP:根的極限氮濃度(critical N concentration),預設值0.0106
RANCE:出土時根的氮濃度,g N/g root,預設值0.022
CTCNP1:Maximum value for critical tissue N concentration (in developing seed embryo),預設值1.52
CNCNP2:生長期濃度的轉換係數,預設值0.16
葉面積參數 Leaf area parameters
A3, A4, AK:葉面積延展參數,預設值分別為-4.5, 1.1, 0.174,
YK, YLL:葉片壽命參數,預設值分別為0.037, 145
SLAX, SLAMX, SLAMN:比葉面積參數,預設值分別為380,750,270
ISTAGE 代碼
CERES-MAIZE 與 CSM-IXM 的都使用一樣的ISTAGE代碼
7 Sowing date 播種日期
8 Germination 發芽
9 Emergence 出土
8 Germination 發芽
9 Emergence 出土
1 End Juvenile 幼齡期結束
2 Panicle initiation 幼穗期
3 End leaf growth 葉片生長結束結束
4 End panicle growth 雄穗生長完成
5 Grain fill 籽粒充實
6 Maturity 成熟期
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