Transcript wofost

Slide 1

World Food Studies Crop Simulation Model

WOFOST ‫مقدمه ای بر شناخت مدل زراعی‬
‫جلیل هاللی‬
1392 ‫دیماه‬


Slide 2

‫مقدمه‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫توسعه مدلهاي متعدد در دو دهه گذشته به منظور استفاده بهينه از منابع موجود و استفاده از مدلهاي‬
‫شبيه سازي رشد گياهي در آنها (فرهادي بانسوله‪.)2009 ،‬‬
‫استفاده از تحليلهاي کمي سيستماتيک در تهيه مدلهاي شبيه سازي رشد گياه با توجه به اهداف محقق در‬
‫زمينه هاي اقتصادي‪-‬اجتماعي و زيست محيطي (هنگسديجک و همکاران‪.)1999 ،‬‬
‫مدلهاي شبيه سازي رشد محصول ابزاري هستند که مي توانند براي تخمين عملکرد‪ ،‬آب مورد نياز و‬
‫احتياجات غذايي گياه در شرايط مختلف به کار گرفته شوند (وان ايترسام و همکاران‪.)2003 ،‬‬
‫مدلهاي شبيه سازي رشد محصول‪ ،‬ابزار مفيدي براي تعيين کيفيت و کميت اثرات اقليمي‪ ،‬خاکي و‬
‫مديريت مزارع بر رشد‪ ،‬توليد و پايداري سيستمهاي زراعي مي باشند (هولدن و بررتون‪.)2004 ،‬‬
‫مدلها هزينه و زماني را که براي مطالعات مزرعه اي مصرف مي شود را کاهش داده و مي توانند براي‬
‫پتانسيل عملکرد منطقه اي و تجزيه تحليل اختالفات عملکرد در محصوالت مختلف مورد استفاده قرار‬
‫گيرند‪.‬‬
‫اين مدلها اثرات ّ‬
‫کمي منابع بيوفيزيکي مانند خاک و ويژگيهاي آب و هوايي‪ ،‬خصوصيات گياهي و فاکتورهاي‬
‫مديريتي را بر روي عملکرد محصول و ميزان آب مورد نياز مورد تجزيه و تحليل قرار دهند‪( .‬کالرا و‬
‫همکاران‪2005 ،‬؛ ريچر‪2008 ،‬؛ وو‪.)2007 ،‬‬
‫در دهه هاي اخير مدلهاي زيادي جهت شبيه سازي رشد محصوالت زراعي و مديريت آب و خاک توسط‬
‫پژوهشگران امور کشاورزي و خصوصا دانشگاه واگنينگن هلند توسعه داده شده است (‪،SUCROS‬‬
‫‪ INTERCOM ،ORIZA‬و ‪( )WOFOST‬وان ایترسام و همکاران‪.)2003 ،‬‬


Slide 3

‫معرفی مدل ‪WOFOST‬‬
‫‪ ‬اين مدل تکامل يافته مدل ‪ SUCROS‬بوده و از خانواده مدلهايي است که در دانشگاه واگنينگن‬
‫توسط دي ويت پايه گذاري گرديده است (فرهادي بانسوله‪.)2009 ،‬‬
‫‪ ‬اين مدل به عنوان بخش اصلي مدلهاي ديگر از جمله ‪Soil Water Atmosphere ( SWAP‬‬
‫‪( )Plant‬کروس و وان دام‪ )2003 ،‬و سيستم ‪Crop Growth Monitoring ( CGMS‬‬
‫‪( )System‬وان ديپن و همکاران‪ )2004 ،‬به کار رفته است‪.‬‬
‫‪WOFOST ‬يک مدل شبيه سازي رشد محصول بوده و قادر است رشد گياهان زراعي يکساله را‬
‫به صورت روزانه در شرايط پتانسيل و آبياري محدود (کم آبياري) بر اساس خصوصيات گياهي‪،‬‬
‫پارامترهاي روزانه هواشناس ي و خصوصيات فيزيکي خاک شبيه سازي کند (بوگارد و همکاران‪.)1998 ،‬‬
‫‪ ‬اين مدل در ابتدا به عنوان مدل شبيه سازي رشد محصول به منظور ارزيابي عملکرد پتانسيل‬
‫محصوالت مختلف در کشورهاي استوايي توسعه يافته است‪.‬‬
‫‪ ‬از ديگر قابليتهاي اين مدل ارزيابي عملکرد پتانسيل نسبت به فاکتورهاي موثر بر رشد گياه‪ ،‬تعيين‬
‫فاکتورهاي حساس‪ ،‬پيش بيني عملکرد محصول و نياز آبي گياه با توجه به پيش بيني هاي هواشناس ي‬
‫‪3‬‬
‫است‪.‬‬


Slide 4

‫کاربردهای مدل ‪WOFOST‬‬

‫‪‬خطرها و ريسکهاي مربوط به توليد گياهان‬
‫‪ ‬تغييرات توليد در انواع خاکها يا شرايط هيدرولوژيکي مختلف‬
‫‪ ‬تفاوت بين رشد و توليد گياهان مختلف‬
‫‪ ‬اهميت نسبي عوامل تعيين کننده رشد گياهان‬
‫‪ ‬استراتژيهاي تاريخ بذرپاش ي‬
‫‪ ‬اثرات تغيير اقليم بر عملکرد‬
‫‪ ‬زمان استفاده از ماشين آالت کشاورزي‬
‫‪‬ارزيابي منطقه اي پتانسيل عملکرد گياه با توجه به حداکثر مقدار توليد‬
‫‪ ‬برآورد حداکثر مزاياي آبياري با استفاده از کود شيميايي‬
‫‪‬پيش بيني شرايط متفاوت رشد با نمايش شبيه سازي در طول فصل زراعي‬
‫‪‬پيش بيني هاي منطقه اي عملکرد‬
‫‪4‬‬


Slide 5

‫مفهوم سطح تولید‬
‫از دیدگاه تغیير پذیری در ميزان تولید محصول بر حسب مؤلفههای اکولوژیک ‪ 3‬سطح قابل‬
‫تشخیص است‪( .‬وان ایترسام و رابینگ‪.)1997 ،‬‬
‫‪CO2‬‬
‫‪Radiation‬‬
‫‪Temperature‬‬
‫‪Crop features‬‬

‫‪Weeds/Pests‬‬
‫‪Critical periods‬‬
‫‪Diseases‬‬
‫‪Pollutants/salt‬‬

‫‪Defining factors‬‬

‫وضعیت تولید‬

‫‪Rainfall‬‬
‫‪Irrigation‬‬
‫‪Nutrients‬‬

‫پتانسیل‬
‫کمبود آب و موادغذایی‬

‫‪Limiting factors‬‬

‫محصول دست ‌یافتنی‬

‫‪Reducing factors‬‬

‫تولید واقعی‬

‫سطح تولید (تن در هکتار)‬

‫‪5‬‬


Slide 6

‫سطح تولید در مدل ‪WOFOST‬‬

‫‪ ‬در مدل ‪ WOFOST‬سه سطح تولید در نظر گرفته شده است‬
‫‪ -1‬تولید پتانسیل‬
‫‪ -2‬سطح تولید محدود شده‬
‫الف‪ -‬تولید محدود شده به وسیله آب‬
‫ب‪ -‬تولید محدود شده به وسیله مواد غذایی‬

‫‪ ‬با استفاده از مدل ‪ WOFOST‬میتوان به ارزیابی ریسک بر پایه‬
‫شرایط اکولوژیکی پرداخت‪.‬‬
‫‪6‬‬


Slide 7

‫تاریخچه‬
‫‪ ‬این مدل از گروه مدلهای مکتب هلندی و مکتب دویت بوده و از مدل‬
‫‪ SUCROS‬مشتق شده است‪ .‬اصول اولیه ان توسط وان کلوئن و وولف‬
‫(‪ )1986‬طراحی شده است‪.‬‬
‫‪ ‬مدل ‪ WOFOST‬در چارچوب مطالعات جهانی امنیت غذا و پتانسیل‬
‫جهانی تولید غذا توسط مرکز جهانی مطالعات غذایی با همکاری دانشگاه‬
‫واگنینگن و مرکز بیولوژی کشاورزی و حاصلخيزی خاک واگنینگن ایجاد‬
‫شده است‪.‬‬

‫‪ ‬اين مدل داراي نسخه هاي مختلفي است که در طول سالهاي مختلف ايجاد‬
‫شده است (راپولد‪ 1986 ،‬نسخه ‪3‬؛ وان ديپن و همکاران‪ 1988 ،‬نسخه ‪4.1‬؛‬
‫هيجمانس و همکاران‪1994 ،‬؛ سوپيت و همکاران‪ 1994 ،‬نسخه ‪6‬؛ بوگارد و‬
‫همکاران‪ 1998 ،‬نسخه ‪.)7.1‬‬


Slide 8

‫مطالعات صورت گرفته با مدل ‪WOFOST‬‬
‫‪ ‬اولين پژوهش با استفاده از اين مدل منجربه افزايش استفاده از کود شيميايي در سه کشور آفريقايي بورکينافاسو‪،‬‬
‫غنا و کنيا گرديد (‪.)1985 ،CWFS‬‬
‫‪ ‬در چارچوب نمايش منابع اکولوژيکي کشت با سنجش از دور و مدلهاي شبيه سازي‪ ،‬اين مدل به عنوان ابزاري براي‬
‫برآورد پتانسيل عملکرد در برنامه امنيت غذايي در زامبيا مطرح شده و براي ذرت واسنجي و اعتبارسنجي گرديد (هايگن‪،‬‬
‫‪1990‬؛ وولف و همکاران‪.)1989 ،‬‬
‫‪ ‬روتر و همکاران (‪ )1997‬واسنجي و اعتباريابي مدل را براي ذرت در کنيا انجام داده و نتيجه گرفت که مدل مقدار‬

‫عملکرد را با خطاي ‪ 15‬درصد پيس بيني مي کند‪.‬‬
‫‪ ‬در اتحاديه اروپا اين مدل براي برآورد توليد پتانسيل گياهان به عنوان تابعي از شرايط خاک و اقليم مورد استفاده‬
‫قرار گرفته است (رابينگ و وان التستينج‪.)1992 ،‬‬

‫‪ ‬اين مدل براي مطالعت ارزيابي اثر تغيير شرايط اقليمي بر رشد محصول نيز مورد استفاده قرار گرفته است (وولف و‬
‫ديپن‪.)1994 ،‬‬
‫‪ ‬کاتالين و همکاران (‪ )2009‬سازگاري مدل ‪ WOFOST‬را براي شرايط کشور روماني بررس ي کردند‪ .‬نتايج اين بررس ي‬
‫نشان داد که مي توان از اين مدل براي تحقيقات ويژه مثل بررس ي تاثير تغييرات آب و هوايي روي عملکرد استفاده‬


Slide 9

‫مطالعات صورت گرفته با مدل ‪WOFOST‬‬
‫‪ ‬وو و همکاران (‪ )2005‬در ناحيه شمالي چين با استفاده از مدل ‪ WOFOST‬عملکرد پتانسيل گندم زمستانه را‬
‫مدلسازي نمود و پي برد که تابش خورشيدي کمتر و درجه حرارتهاي باال عوامل عمده کاهش عملکرد در مناطق جنوبي‬
‫چين است‪.‬‬
‫‪ ‬باکر (‪ )1992‬از نسخه ‪ 1/4‬اين مدل به منظور برآورد ميزان ذخيره سازي آب باران استفاده نمود‪.‬‬
‫‪ ‬فرهادي بانسوله و همکاران (‪ )2009‬پارامترهاي گياهي مدل ‪ WOFOST‬براي محصول جو در کبوترآباد اصفهان را‬
‫واسنجی و اعتبارسنجی نمودند‪.‬‬
‫‪ ‬اميري (‪ )2009‬با استفاده از اين مدل شبيه سازي رشد برنج را مورد بررس ي قرار داد و مشخص نمود که اين مدل‬
‫مقدار شاخص سطح برگ را در اين مطالعه بيشتر از مقدار اندازه گيري شده شبيه سازي نمود‪.‬‬

‫‪ ‬بافکار و همکاران (‪ )1390‬پتانسيل توليد ذرت دانه اي رقم ‪ 704C‬در منطقه ماهيدشت کرمانشاه را با استفاده از مدل‬
‫‪ WOFOST‬بررس ي نمودند و پي بردند که اين مدل تطابق نسبتا خوبي با نتايج شبيه سازي مدل دارد‪.‬‬
‫‪ ‬قرينه و همکاران (‪ )1391‬با استفاده از مدل ‪ WOFOST‬استان خوزستان را براي پتانسيل عملکرد گندم آبي از‬
‫ديدگاه آگروکليماتيکي مورد مطالعه قرار دادند‪ .‬اين مطالعه نشان داد که مدل ‪ WOFOST‬به طور قابل قبولي مي‬
‫ي‬


Slide 10

‫محدودیتهای مدل‬
Model: not simulated:
•

Winter dormancy, vernalization

•

Frost damage, winter kill

•

Cold stress, heat stress

•

Damage by hail and strong winds

•

Sensitive stages for drought stress

•

Damage from excess water, flooding

•

Management response (e.g. resowing)

•

Effect of weeds, diseases, animals

•

Yield quality

•

Harvest losses

Data: not all crops sufficiently calibrated for all regions


Slide 11

‫جنبه‌های تئوریک ‪WOFOST‬‬

‫طرح کلی مدل‬
‫‪ WOFOST‬یک مدل شبیه ساز محصول نیمه قطعی با گام زمانی یک روزه به شمار میرود‪ .‬مدل طی مراحل مختلف و بر مبنای‬
‫طرح شماتیک مطرح شده اقدام به شبیهسازی محصول مینماید‪.‬‬
‫‪ -1‬فنولوژی (کاشت‪ ،‬گلدهی‪ ،‬بلوغ)‬

‫‪ -2‬جذب تابش‬
‫‪ -3‬تثبیت ‪( co2‬فتوسنتز)‬
‫‪-4‬تنفس‬

‫‪-5‬توسعه ارگانهای مختلف‬
‫‪ -6‬تغیيرات سطح برگ‬
‫‪ -7‬تبخير تعرق‬
‫‪ -8‬بیالن آب‪-‬خاک‬
‫‪ -9‬حاصلخيزی خاک (تأمين ماده غذایی طی فصل رشد) (در مدل ‪ CGMS‬در نظر گرفته نشده)‬
‫سیستم شبیهسازی از تاریخ کاشت تا بلوغ صورت گرفته و بر مبنای پاسخ گیاه به شرایط آب و هوایی و خاک صورت میگيرد‪.‬‬


Slide 12

‫جنبه‌های تئوریک ‪WOFOST‬‬
‫طرح کلی مدل‬

‫‪12‬‬


Slide 13

‫جنبه‌های تئوریک ‪WOFOST‬‬
‫دیاگرام مدلهای خانواده ‪)WOFOST( SUCROS‬‬

‫‪13‬‬


Slide 14

‫جنبه های تئوریک‬
‫پارمترهای مدل‬
Single value parameters
A single value defining the shape of a functional relationship (ex: LAIEM, Q10) or
a switch (ex: IDSL, IOX)

‫شاخص سطح برگ در مرحله جوانهزنی‬
‫ درجه دما‬10 ‫نرخ تنفس به ازای تغییر‬

Tabular parameters
The parameter is a function of another variable, usually temperature or
development stage.
Its value is found by interpolation given DVS or TEMP
This is done with the AFGEN function
‫زیر برنامهای که این امکان را فراهم میآورد که‬
‫ تعیين شود‬x ‫ از روی‬y ‫با درونیابی خطی مقادیر متغير‬


Slide 15

WOFOST ‫جنبه‌های تئوریک‬
‫فنولوژی‬
Phenological development and model stage (DVS):
•

Sowing

•

Emergence

•

Tiller formation

•

Floral initiation or double ridge appearance

•

Spikelet formation

•

Stem elongation

•

Anthesis (flowering)

•

Grain set

•

Grain dehydratation (ripening)

•

Dead-ripe (maturity)

DVS=0

DVS = 1

DVS=2


Slide 16

‫جنبه‌های تئوریک ‪WOFOST‬‬

‫فنولوژی‬


Slide 17

‫جنبه‌های تئوریک ‪WOFOST‬‬
‫فنولوژی‪ -‬افزایش مجموع نیاز حرارتی روزانه‬


Slide 18

‫جنبه‌های تئوریک ‪WOFOST‬‬
‫فنولوژی‪-‬فتوپریود‬

‫‪ ‬نمو برخی گیاهان عالوه بر واحد حرارتی تجمعی تحت تأثير فتوپریود )‪ (P‬نيز قرار دارد‪ .‬این مورد در‬
‫‪ WOFOST‬با استفاده از یک فاکتور کاهش ی )‪ (Fpr‬مد نظر قرار میگيرد‪ .‬این فاکتور کاهش ی با توجه به‬
‫ميزان اپتیمم فتوپریود (‪ )Po‬و یک ميزان بحرانی فتوپریود (‪ )Pc‬و از رابطه زیر بدست میآید‪:‬‬

‫‪0 ≤ Fpr ≤ 1‬‬

‫‪P  Pc‬‬
‫‪Po  Pc‬‬

‫‪Fpr ‬‬

‫‪ ‬همچنين فاکتور ‪ D‬در این گیاهان از رابطه زیر بدست میآید‪:‬‬
‫که ‪ D‬متغير حالت بی بعد برای توصیف مرحله نموی است‪.‬‬
‫که در زمان ظهور جوانه برابر با ‪ 0‬برای گلدهی ‪ 1‬و برای رسیدگی ‪ 2‬قرار داده میشود‪.‬‬

‫‪ Te‬‬

‫‪D  Fpr .‬‬

‫‪Treq‬‬

‫‪18‬‬


Slide 19

‫جنبه‌های تئوریک ‪WOFOST‬‬
‫جذب تابش‬
‫تشعشع نفوذی‬
‫‪ ‬تابش دریافتی در باالی کانوپی‬
‫‪ ‬تابش دریافتی در درون کانوپی‬
‫‪ ‬تابش نفوذی‬
‫‪ ‬آسیمیالسیون ‪CO2‬‬


Slide 20

WOFOST ‫جنبه‌های تئوریک‬
‫تابش درون کانوپی‬
Solar radiation within canopy
LAI total
LAI shaded and sunlit
reflection
leaf angle distribution, scattering (implicit assumptions in WOFOST)
extinction coefficient (KDIFTB)
: ‫عوامل کنترل کننده‬
requires modeling of LAI
• KDIFTB

extinction coefficient
for diffuse visible light
[-] as function of DVS


Slide 21

‫جنبه‌های تئوریک ‪WOFOST‬‬
‫کاربرد و پیاده سازی تابش‬

‫اصل‬
‫مدلسازی با جزئیات در کل روز از طریق تغیير ارتفاع خورشید‪ ،‬تابش مستقیم و‬
‫پخش شده و ‪...‬‬

‫رهیافت ساده شده در ‪WOFOST‬‬
‫انتگرال گوس ی سه نقطه ای در روز‬
‫• سه نقطه در عمق سایه انداز برگ‬
‫نقاط ‪ 3‬در ‪ 3‬در روز (در ‪ 3‬ارتفاع خورشیدی در سه عمق کانوپی)‬
‫محاسبه سرعت آسیمیالسیون پتانسیل‬


Slide 22

WOFOST ‫جنبه‌های تئوریک‬
Photosynthesis light response curve (per unit leaf area)

CO2 ‫تثبیت‬

Controlling crop parameters
EFF (epsilon) Initial Light
use Efficiency = 0.45
AMAXTB
C4: 30-90
(default 70)
C3: 15-50
(default 40)
absorbed radiation (PAR) [J m-2 s-1]

maximum leaf CO2 assimilation as function
reduction factor of AMAX as function of av. temp. [cel; -]
red. factor of gross assim. rate as function of low min. temp. [cel; -]

TMPFTB Tmean response
TMNFTB
Tmin response


Slide 23

WOFOST ‫جنبه‌های تئوریک‬
CO2 ‫تثبیت‬
Mean Temperature Reduction (TMPFTB)


Slide 24

WOFOST ‫جنبه‌های تئوریک‬
CO2 ‫تثبیت‬
Min Temperature Reduction (TMPFTB)


Slide 25

‫جنبه‌های تئوریک ‪WOFOST‬‬
‫تنفس‬
‫این پارامتر بر مبنای وزن خشک ارگانهای مختلف و ترکیبات شیمیایی شان برآورد می شوند که با‬
‫دمای محیط اصالح می گردد‪.‬‬
‫یر متناسب است‬
‫ی با موارد ز ‌‬
‫تنفس نگهدار ‌‬
‫• بیوماس قسمتهای زنده گیاه‬
‫• ضریب نگهداری در هر ارگان‬
‫• افزایش نسبی ‪ Q10‬با هر افزایش ‪ 10‬درجه ای در حداکثر دمای روزانه‬
‫• تنفس نگهداری با دما سریعا افزایش می یابد‪.‬‬
‫(حدود ‪ 15‬الی ‪ 30‬درصد همه آسیمیالسیون مصرف می شود)‪.‬‬
‫یر بستگی دارد‬
‫تنفس رشد به عوامل ز ‌‬
‫ضریب تبدیل بر هر ارگان‬
‫تخصیص دهی مواد تولید شده در همه ارگانها‬
‫(حدود ‪ 30‬الی ‪ 40‬درصد مواد تولید شده مصرف می شود)‬


Slide 26

‫جنبه‌های تئوریک ‪WOFOST‬‬
‫توسعه ارگانهای مختلف‬
‫‪ ‬مواد تولیدی در همه قسمتهای مختلف توزیع می شوند (برگها‪ ،‬ساقه هاف ریشته ها‪ ،‬ارگانهای‬
‫ذخيره ای) که به مرحله رشد نيز بستگی دارد‪.‬‬
‫‪ ‬دو مرحله تخصیص دهی در این مدل وجود دارد‪:‬‬
‫‪ ‬ارگانهای زیر خاک مثل ریشه ها (‪)FRTB‬‬
‫‪ ‬اندامهای باالیی (‪ )1-FRTB‬شامل‬
‫برگها (‪)FLTB‬‬
‫ساقه ها (‪)FSTB‬‬
‫اندامهای ذخيره ای (‪)FOTB‬‬


Slide 27

WOFOST ‫جنبه‌های تئوریک‬
‫تغییرات سطح برگ‬

WOFOST keeps track of:
– Living leaf biomass for each day (a leaf class)
– Specific leaf area for each class
– Physiologic age for each class

How to calculate leaf area:
LASUM

When leaves die:



class  n

 Leafbiomas

s * SLA

class 1

– Corresponding leaf biomass classes are emptied
– Dead biomass is added to the “dead weight leaves”


Slide 28

WOFOST ‫جنبه‌های تئوریک‬
‌‫تبخیر ‌و تعرق‬
‌
Calculated separately for:
– Crop canopy (transpiration)
– Bare soil surface (soil evaporation)
– Soil surface with ponding (water evaporation)

"PENMAN" & "EVA(P)"
– This routines calculate the potential evapotranspiration rates
from a free water surface (E0), a bare soil surface (ES0), and a
crop canopy (ET0) in mm/d. For these calculations the analysis
by Penman is followed (Frère and Popov, 1979; Penman, 1956).
28


Slide 29

‫جنبه‌های تئوریک ‪WOFOST‬‬
‫محدوده رطوبتی خاک‬
‫‪ ‬در اين مدل محدوده رطوبتي خاک براي رشد گياهان تابعي از تعرق مي باشد‪.‬‬
‫‪ ‬تنش آبي با بستن روزنه ها منجربه کاهش جذب ‪ CO2‬و مبادله ‪ CO2‬و ‪ O2‬ميان گياه و‬
‫اتمسفر مي شود‪ .‬در مدل براي مشخص نمودن اين تاثير از معادله زير استفاده مي شود ‪:‬‬
‫•‬

‫𝑎𝑇‬
‫𝑝𝐴‪.‬‬
‫𝑝𝑇‬

‫=𝐴‬

‫که در اين معادله ‪ A‬ميزان جذب واقعي‪ Ap ،‬ميزان جذب پتانسيل‪ Ta ،‬ميزان تعرق و ‪Tp‬‬
‫ميزان تعرق پتانسيل است‪.‬‬
‫در محدوده رطوبت بحراني و ظرفيت مزرعه اي نسبت تعرق واقعي به تعرق پتانسيل يک مي‬
‫باشد‪ .‬خارج از اين محدود کوچکتر از ‪ 1‬بوده و در نتيجه منجربه کاهش جذب در نتيجه کاهش‬
‫عملکرد گياه مي شود‪ .‬رطوبت بحراني به نوع گياه و آب و هوا بستگي دارد (دريسن‪.)1986 ،‬‬

‫‪29‬‬


Slide 30

‫جنبه‌های تئوریک ‪WOFOST‬‬
‫بیالن آب خاک‬


Slide 31

‫جنبه‌های تئوریک ‪WOFOST‬‬
‫بیالن آب خاک‬
‫در مدل ‪ WOFOST‬بیالن آب‪-‬خاک بر اساس سه روش بدست میآید‪:‬‬
‫‪ ‬در روش اول که از آن در محاسبه پتانسیل تولید بکار برده میشود‪ ،‬خاک یک الیه فرض‬
‫شده است‪ .‬خاک بطور پیوسته مرطوب بوده و نیاز آبی برابر مجموع تبخير تعرق در نظر‬
‫گرفته شده است‪.‬‬
‫‪ ‬در روش دوم که به شرایط محدودیت آب مربوط است‪ ،‬خاک به صورت دو الیه در نظر‬
‫گرفته شده است‪ .‬با این فرض که ریشه گیاه از آب زیرزمینی نمیتواند منتفع گردد‪.‬‬
‫‪ ‬در روش سوم که باز هم مربوط به شرایط محدودیت آب است‪ ،‬خاک به صورت سه الیه‬
‫فرض شده اما اینبار تأثير آب زیر زمینی نيز در نظر گرفته شده است‪.‬‬
‫• الیه اول‪ :‬برابر عمق توسعه ریشه‬
‫• الیه دوم‪ :‬حد فاصل انتهای عمق توسعه ریشه تا سطح آب زیرزمینی‬
‫• الیه سوم‪ :‬بين سطح آب زیر زمینی تا عمق ‪ 1000‬سانتیمتری خاک‬


Slide 32

‫جنبه‌های تئوریک ‪WOFOST‬‬
‫حاصلخیزی خاک و محدودیت مواد غذایی‬
‫‪ ‬این مدل قابلیت مدلسازی شرایط محدودیت مواد غذایی در خاک را داراست‪.‬‬
‫‪ ‬این مدل با زیر مدل ‪ QUEFTS‬و بر مبنای ميزان عناصر ‪ P ،N‬و ‪ K‬تحت سه حالت زیر اقدام‬
‫به مدلسازی شرایط محدودیت مواد غذایی می کند‪:‬‬

‫حالت اول‪ :‬شرایط تولید ماکزیمم بوده و عالوه بر اینکه تحت شرایط کمبود فسفر قرار نداریم‪،‬‬
‫نیتروژن به ميزان کافی وجود دارد‪.‬‬
‫حالت دوم‪ :‬هر دو عامل فسفر و نیتروژن محدود کننده تولید میباشند‪.‬‬

‫حالت سوم‪ :‬فقط عامل فسفر عامل محدود کننده بوده‪ ،‬در حالی که نیتروژن به ميزان کافی وجود دارد‪.‬‬


Slide 33

‫نمونه نرم افزاری ‪WOFOST 7.1.3‬‬


Slide 34


Slide 35


Slide 36


Slide 37


Slide 38

‫جمع بندی‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫مدل ‪ WOFOST‬در چارچوب مطالعات جهاني امنيت غذا و پتانسيل جهاني توليد غذا‪ ،‬توسط‬
‫مرکز جهاني مطالعات غذايي در همکاري با دانشگاه واکنينگن و مرکز بيولوژيکي کشاورزي و‬
‫حاصلخيزي خاک واگنينگن ايجاد گرديده است‪.‬‬
‫اين مدل در واقع از مدل ديگري به نام ‪ SUCROS‬مشتق شده است‪ .‬اصول اوليه آن توسط وان‬
‫کلوئن و وولف (‪ )1986‬نوشته شده است‪.‬‬
‫تابش خورشيدي محرک اصلي پيش برنده اين مدل مي باشد‪.‬‬
‫اين مدل نمو فنولوژيکي و رشد گياه را از آغاز جوانه زني تا زمان رسيدگي بر اساس خصوصيات‬
‫ژنتيکي گياه و شرايط محيطي توصيف مي کند‪.‬‬
‫اين مدل‪ ،‬ماده خشک گياه را به عنوان تابعي از تشعشع‪ ،‬دما و خصوصيتهاي گياه در مراحل زماني‬
‫يک روزه شبيه سازي مي کند‪.‬‬
‫اصول محاسبه توليد ماده خشک‪ ،‬سرعت ناخالص جذب ‪ CO2‬توسط کانوپي است‪ ،‬که به انرژي‬
‫تابش ي جذب شده بستگي دارد که آن هم تابعي از تشعشع روزانه‪ ،‬سطح برگ گياه و ضريب خاموش ي‬
‫نور در کانوپي است‪.‬‬
‫اين مدل ميزان جذب ‪ CO2‬را بر پايه تشعشع فعال فتوسنتزي جذب شده توسط گياه شبيه سازي‬
‫مي کند‪.‬‬
‫رشد در مدل به صورت ديناميک با گام زماني يک روزه شبيه سازي مي شود‪.‬‬


Slide 39

‫جمع بندی‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مدل ‪ WOFOST‬سرعت سوخت و ساز ‪ CO2‬گياه را به ‪ PAR‬ورودي جذب شده توسط‬
‫کانوپي گياه و خصوصيات فتوسنتزي برگ ربط مي دهد‪ .‬اين عمل با تنش آبي و کودي کاهش مي‬
‫يابد‪.‬‬
‫نسبت تعرق واقعي به تعرق پتانسيل‪ ،‬ميزان تاثير تنش رطوبتي روي توليد گياه را نشان مي دهد‪.‬‬
‫مقدار ماده خشک توليد شده به بخشهاي ريشه‪ ،‬برگ‪ ،‬ساقه و ارگانهاي ذخيره تقسيم مي گردد‪.‬‬
‫اين نسبتها در مراحل مختلف رشد گياه متفاوت است‪ .‬افزايش ماده خشک برگ نيز نشان دهنده‬
‫توسعه سطح برگ است‪ .‬سطح برگ در پايان هر روز به عنوان سطح فتوسنتز کننده روز بعد در‬
‫نظر گرفته ميشود‪.‬‬
‫براي توصيف نمو فنولوژيکي گياه در اين مدل از متغير ‪ DVS‬استفاده مي شود که براي جوانه‬
‫زني يا انتقال براي گياهان نشايي صفر‪ ،‬مرحله گلدهي ‪ 1‬و مرحله برداشت ‪ 2‬در نظر مي گيرند که‬
‫تابعي از درجه روز مي باشد (وان کلوئن‪.)1986 ،‬‬
‫در اين مدل محدوده رطوبتي خاک براي رشد گياهان تابعي از تعرق ميباشد‪ .‬در محدوده رطوبت‬
‫بحراني و ظرفيت مزرعه اي نسبت تعرق واقعي به تعرق پتانسيل يک مي باشد‪ .‬خارج از اين‬
‫محدود کوچکتر از ‪ 1‬بوده و در نتيجه منجربه کاهش جذب در نتيجه کاهش عملکرد گياه مي شود‪.‬‬
‫رطوبت بحراني به نوع گياه و آب و هوا بستگي دارد (دريسن‪.)1986 ،‬‬


Slide 40

‫با تشکر از توجه شما‬