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Tipping Bucket Model (3): Parameters

延續上一講的雙域視角(巨孔隙/微孔隙),這一講的參數會分成兩組來看:定義「桶子形狀」的靜態參數(LL、DUL、SAT、bulk density),跟決定「桶子怎麼漏水」的動態參數(SWCON、𝐾𝑠𝑎𝑡)。 3.1 靜態參數:桶子的三條水位線 (1) LL(Lower Limit,凋萎點下限) 這是植物完全無法吸取的水分下限,操作型定義通常對應到 −1.5 MPa(15 bar)的基質勢。在微孔隙/巨孔隙框架下,LL 描述的完全是微孔隙域——這個含水量下,水被吸附在極細孔隙的表面,基質勢極負,只存在於微孔隙的毛細跟吸附作用力範圍內,巨孔隙在這個含水量早就空了。 DSSAT 通常用 LL(而不是永久凋萎點 wilting point)這個名稱,是因為它其實是「特定作物根系可達到的下限」,理論上依作物種類、根系穿透力略有差異,但實務上常直接借用土壤的物理凋萎點。 (2) DUL(Drained Upper Limit,排水上限) 這是整套 bucket 理論裡最關鍵的一條線——它同時也是上一講講的「巨孔隙排水」的觸發點:𝑆𝑊> 𝐷𝑈𝐿 SW>DUL 才會啟動𝐷𝑅𝐴𝐼𝑁𝐿 方程。 物理意義上,DUL 是「重力排水已經(近似)結束、只剩微孔隙毛細力撐著水」的那個含水量,通常對應基質勢在 −10 到 −33 kPa 之間(視質地而定,砂土接近 −10 kPa,黏土接近 −33 kPa)。用雙域語言講:DUL 就是巨孔隙域清空、微孔隙域仍飽滿的那條分界線。這也是為什麼 DUL 不是一個絕對的物理常數,而是跟排水時間、量測方式高度相關的操作型定義——現場量測通常是「飽和後排水1–2天」的含水量,這個「1–2天」本身就是承認巨孔隙排水需要一點時間,但排水速率遠快於微孔隙。 (3) SAT(Saturation,飽和含水量) 這是巨孔隙+微孔隙全部孔隙都灌滿水時的含水量,約等於總孔隙度 𝜙 。注意上一講 Emerman 論文提到的關鍵假設——「巨孔隙域跟微孔隙域必須有相同的飽和含水量才能讓雙域模型的擬合站得住腳」。這句話反過來提醒你:SAT 這個看似簡單的參數,其實隱含了「兩個域共享同一個總孔隙空間」的假設,在真實土壤中不一定成立(比如強烈結構化的黏土,巨孔隙可能只佔總孔隙度很小一部分)。 (4) Bulk...

CERES-RICE 品種參數

P1:基本營養生長期 (P1) 從出土到對光週期變化變得不敏感之前的這段時間。這段期間,水稻的生長主要受溫度影響。它的時間長度以「生長積溫」(GDD, 攝氏度-天) 表示,基溫為 9°C。 ! P1 Time period (expressed as growing degree days [GDD] in oC-d above a ! base temperature of 9oC) from seedling emergence during which the ! rice plant is not responsive to changes in photoperiod. This period ! is also referred to as the basic vegetative phase of the plant. ! Range: 150-800 oC-d. 數值範圍: 150-800 °C-d。 校準: 具有彈性,可以與實際觀察到的幼穗分化和開花日期進行比較來調整。 P2O 中文翻譯: 臨界光週期 (P2O) 說明: 這是指水稻發育達到最快速度所需的最長日照時間(以小時為單位)。如果日照時間超過這個臨界值,發育速度會減慢,導致生長延遲。 數值範圍: 11-13 小時,預設值為 12 小時。 校準: 除非有相關數據,否則不建議低於 11 小時。 P2R 中文翻譯: 光週期敏感係數 (P2R) 說明: 當日照時間每增加一小時超過臨界光週期 (P2O) 時,水稻發育(特別是幼穗分化)所延遲的時間,以生長積溫 (GDD) 表示。 數值範圍: 5-300 °C-d。 校準: 現代水稻品種的數值通常在較低範圍內。 P5 中文翻譯: 灌漿期 (P5) 說明: 這是從灌漿開始(開花後約 3 至 4 天)到生理成熟的這段時間,同樣以生長積溫 (GDD) 表示,基溫為 9°C。 數值範圍: 150-850 °C-d。 校準: 在正確校準了 P1、P2O 和 P2R 以符合開花日期後,再根據實際成熟日期來校準 P5。 G1 中文翻譯: 潛在小穗數係數 (G1) 說明: 這是根據開花期時主莖(不包括葉片和葉鞘,但包括穗部)的乾重,估算出的每克乾重所含的潛在小穗數量。 數值範圍: 50-75 個/克。典型值為 55 個/克。 G2 中文翻譯: 單粒重 (G2) 說明: 在理想的生長條件下(光照、水分、養分充足,且沒有病蟲害),單顆稻穀的重量。 數值範圍: 0.015-0.030 克,預設值為 0.025 克。 校準: 彈性很低,不建議隨意調整。 G3 中文翻譯: 分蘗係數 (G3) 說明: 在理想條件下,相對於 IR64 品種的分蘗能力係數,是一個純量值。 數值範圍: 0.7-1.3。 校準: 分蘗能力較強的品種,其係數會大於 1.0。 PHINT 中文翻譯: 葉片出現間隔積溫 (PHINT) 說明: 在無逆境條件下,每片新葉的葉尖出現所需的時間間隔,以生長積溫 (GDD) 表示。 數值範圍: 55-90 °C-d,預設值為 83 °C-d。 校準: 除非有實地觀察到的葉片數量數據,否則不建議更改。 THOT 中文翻譯: 高溫致不稔臨界溫度 (THOT) 說明: 這是指一個溫度閾值,當溫度高於此值時,會影響小穗的結實率,導致不稔。 數值範圍: 25-34 °C,預設值為 28°C。 校準: 除非有高溫環境下的數據,否則不建議更改。 TCLDP 中文翻譯: 低溫致幼穗延遲臨界溫度 (TCLDP) 說明: 這是指一個溫度閾值,當溫度低於此值時,會進一步延遲幼穗的分化(除了 P1、P2O 和 P2R 的影響)。 數值範圍: 12-18 °C,預設值為 15°C。 校準: 除非有低溫環境下的數據,否則不建議更改。 TCLDF 中文翻譯: 低溫致不稔臨界溫度 (TCLDF) 說明: 這是指一個溫度閾值,當溫度低於此值時,會影響小穗的結實率,導致不稔。 數值範圍: 10-20 °C,預設值為 15°C。 校準: 除非有低溫環境下的數據,否則不建議更改。 *RICE CULTIVAR COEFFICIENTS: RICER048 MODEL ! ! COEFF DEFINITIONS ! ======== =========== ! VAR# Identification code or number for a specific cultivar. ! VAR-NAME Name of cultivar. ! EXPNO Number of experiments used to estimate cultivar parameters ! ECO# Ecotype code for this cultivar points to the Ecotype in the ECO ! file (currently not used). ! P1 Time period (expressed as growing degree days [GDD] in oC-d above a ! base temperature of 9oC) from seedling emergence during which the ! rice plant is not responsive to changes in photoperiod. This period ! is also referred to as the basic vegetative phase of the plant. ! Range: 150-800 oC-d. ! Calibration: flexible, compare with observed panicle initiation ! and flowering dates. ! P2O Critical photoperiod or the longest day length (in hours) at ! which the development occurs at a maximum rate. At values higher ! than P2O developmental rate is slowed, hence there is delay due ! to longer day lengths. ! Range 11-13 h. Default 12 h. ! Calibration: Do not go below 11 unless data are available. ! P2R Extent to which phasic development leading to panicle initiation ! is delayed (expressed as GDD in oC-d) for each hour increase in ! photoperiod above P2O. ! Range 5-300 oC-d. ! Calibration: Modern rice varieties will have values in ! the lower range. ! P5 Time period in GDD oC-d) from beginning of grain filling (3 to ! 4 days after flowering) to physiological maturity with a base ! temperature of 9oC. ! Range 150-850 oC-d. ! Calibration: Ensure P1, P2O and P2R are correctly calibrated for ! anthesis data. Then calibrate P5 for observed maturity date. ! G1 Potential spikelet number coefficient as estimated from the ! number of spikelets per g of main culm dry weight (less leaf ! blades and sheaths plus spikes) at anthesis. ! Range 50-75 #/g. A typical value is 55 #/g. ! G2 Single grain weight (g) under ideal growing conditions, i.e. ! nonlimiting light, water, nutrients, and absence of pests ! and diseases. ! Range 0.015-0.030 g. Default 0.025 g. ! Calibration: Very low flexibility. ! G3 Tillering coefficient (scalar value) relative to IR64 cultivar ! under ideal conditions. ! Range 0.7-1.3. ! Calibration: A higher tillering cultivar would have a coefficient ! greater than 1.0. ! PHINT Phyllochron Interval (oC-d). Time interval in degree-days for each ! leaf-tip to appear under non-stressed conditions. ! Range 55-90 oC-d. Default 83 oC-d. ! Calibration: Recommend to not change unless field data on leaf ! numbers are available. ! THOT Temperature (oC) above which spikelet sterility is affected by ! high temperature. ! Range 25-34 oC. Default 28oC. ! Calibration: recommended to not change unless hot environment ! data are available. Convert old cultivars THOT = 28./G4. ! TCLDP Temperature (oC) below which panicle initiation is further delayed ! (other than P1, P2O and P2R) by low temperature. ! Range 12-18 oC. Default 15oC. ! Calibration: recommended to not change unless cold environment ! data are available. Convert old cultivars TCLDP = 15.*G5. ! TCLDF Temperature (oC) below which spikelet sterility is affected by ! low temperature. ! Range 10-20 oC. Default 15oC. ! Calibration: recommended to not change unless cold environment ! data are available. Convert old cultivars TCLDF = 15.*G5. ! ! The cultivar coefficient G5 was added to DSSAT Version 4.7.5 ! The cultivar coefficients G4 and G5 were removed - DSSAT Version 4.8 ! The cultivar coefficients THOT, TCLDP, and TCLDF were added to DSSAT Version 4.8 ! ! P/G/N:Phenology/Growth/Not used for calbration ! @VAR# VAR-NAME........ EXPNO ECO# P1 P2R P5 P2O G1 G2 G3 PHINT THOT TCLDP TCLDF !Coeffient # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 !Calibration P P P P G G G N G N N 999991 MINIMA . DFAULT 150.0 5.0 150.0 11.0 50.0 .0150 0.70 55.0 25.0 12.0 10.0 999992 MAXIMA . DFAULT 800.0 300.0 850.0 13.0 70.0 .0300 1.30 90.0 34.0 18.0 20.0

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