作物的智慧灌溉,也叫数字化灌溉,简称数字灌溉,它是数字农业的重要环节 。在这里将会通过一系列文章介绍分析数字化灌溉在数字农业发挥的作用,讲述作物数字化灌溉基础理论及其应用的基础知识。
以上的基本假定,确定了作物数字模型是一个可以通用的基本模型,其它类型的作物都可以纳入其模型之中进行分析计算。
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植物的生理年龄由发育阶段(程序中采用首字母缩写:DVS 的状态量)决定,而发育阶段又以各种器官的形成及其外观为特征。对于谷类作物,最重要的物候变化是从营养期到生殖期的物候变化,这决定了器官干物质分配的最重要变化。其他作物,如甜菜、土豆或豆类,在不同作物器官的外观上有更为渐进性的变化。
同化物分布在不同的植物器官上(叶、茎、根、贮藏器官)取决于生长阶段DVS,WOFOST中的多数作物分成两阶段划分:地下分配比例如根( FRTB )和地面上分配比例 ( 1–FRTB ) 。
作物(土豆)生长阶段DVS函数的比例分配图见下图:
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由于DVS会改变许多生理和形态过程,因此在任何作物生长模拟模型中,物候发育的准确定量都是至关重要的。在WOFOST中,发育阶段表示为无量纲变量,播种时值为-0.1,出苗时值为0,开花时值为1,成熟时值为2。
这种物候发育的方法对于谷物作物是典型的,所有其他作物都被通过这个假定采用这种发育模式,方便于建立作物的通用模型。这也意味着DVS=1不一定对应于开花生育激发的阶段,而是指示储存或生殖器官形成的开始。例如,对于马铃薯或根作物的模拟,DVS=1 只是表示块茎或根开始生长的时刻,而不是其开花的时刻。
近年来,BBCH规模(https://en.wikipedia.org/wiki/BBCH-scale)是为了提供一个框架来定义各种作物的生育期。WOFOST使用的物候阶段大致对应于BBCH等级0(播种)、1(叶片发育)、6(开花)和9(衰老)。将WOFOST的内部算法转换为使用BBCH量表进行物候学并非易事,因为许多WOFOST参数被定义为DVS的函数。然而,在校准研究中证明,特定的DVS值可以始终与特定的BBCH阶段相关联。尽管作物达到特定BBCH阶段的确切DVS值可能由于不同品种的数值不一样。
随着生长季节的开始,播种或出苗的日期可能会有所不同。对于像WOFOST这样的光合作用驱动模型,作物生长的模拟从出苗开始。如果播种日期由模型用户选择,则出苗日期由模型确定。作物出苗可定义为自播种日期起的有效日温度总和的函数。当有效日温度总和达到出现阈值温度(缩写:TSUMEM)时出现。该阈值的温度是作物特有的,应由当地用户具体给出。每日有效温度取决于基本温度TBASEM,低于该温度时不会发生发芽过程,最高每日温度为发芽活性不再增加的TEFFMX。两者都是作物特有的。