DSSAT模型原理與軟件使用簡(jiǎn)介

1、第1章DSSAT模型簡(jiǎn)介1.1DSSAT模型簡(jiǎn)介近40多年來(lái)，世界上許多國(guó)家都積極研發(fā)作物模型，至今經(jīng)歷了從幼稚走向成熟，從經(jīng)驗(yàn)走向機(jī)理，從理論走向?qū)嵱玫陌l(fā)展歷程。迄今為止已經(jīng)有至少100種不同的模擬模型。DSSAT(DecisionSupportSystemforAgrotechnologyTransfer)農(nóng)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)移決策支持系統(tǒng)，是目前使用最廣泛的模型系統(tǒng)之一。DSSAT是在IBSNAT(Inter-nationalBenchmarkSitesNetworkforAgrotechnologyTransfer)農(nóng)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)移國(guó)際基準(zhǔn)網(wǎng)的贊助和指導(dǎo)下進(jìn)行，由美國(guó)國(guó)際開發(fā)署授權(quán)夏威夷大學(xué)開發(fā)研制

2、的綜合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，目的是將各種作物模型匯總，將模型輸入和輸出變量格式標(biāo)準(zhǔn)化，以便模型的普及及應(yīng)用，從而加速農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣，為發(fā)展中國(guó)家合理有效地利用自然資源提供決策和對(duì)策。DSSAT不是通用模型，它針對(duì)不同作物開發(fā)了不同模型。DSSAT目前由主要26種不同的作物模擬模型組成，主要包括CERES(CropEnvironmentREsourceSynthesis)系列模型、CROPGRO豆類作物模型、SUBSTORpotato馬鈴薯模型、CROPSIMcassava木薯模型OILCROP向日葵模型以及最新加入的CANEGRO甘蔗模型。由于包括了多種作物模型，DSSAT可為用戶提供多種選擇方案。DSS

3、AT模型是由作物模擬模型支持的決策支持系統(tǒng)，除了數(shù)據(jù)支持以外，還提供了計(jì)算、解題的方法，并為決策者提供決策的結(jié)果。DSSAT模型能幫助決策者和糧食貿(mào)易商通過(guò)作物模擬技術(shù)和系統(tǒng)分析方法估價(jià)作物的產(chǎn)量，為制定糧食進(jìn)出口貿(mào)易提供依據(jù)，同時(shí)為農(nóng)民在不同氣候年景下提供不同的栽培管理措施(如作物的合理施肥、灌水)提供科學(xué)的決策。DSSAT軟件首次發(fā)布時(shí)間為1989年的V2.1，1994年發(fā)布DSSATV3.0,1998年發(fā)布DSSATV3.5，2003年發(fā)布DSSATV4.0，2012年發(fā)布DSSAT4.5。1.2DSSAT模型原理與結(jié)構(gòu)DSSAT4.5模型將所有的農(nóng)作物模型集成到基于模塊模擬路徑的CSM

4、(CroppingSystemModel)農(nóng)作系統(tǒng)模型中，CSM使用一套模擬土壤水分、氮和碳動(dòng)力學(xué)的代碼，而農(nóng)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育則通過(guò)CERES、CROPGRO、CROPSIM和SUBSOR模塊來(lái)進(jìn)行模擬。DSSAT適用于單點(diǎn)或相同類型區(qū)，可通過(guò)GIS外插至區(qū)域水平。DSSAT系列模型模擬了作物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程、作物光合作用、呼吸作用、干物分配和植株生長(zhǎng)以及衰老等基本生理生態(tài)過(guò)程。DSSAT包括一維土壤水平衡模塊，其中的多數(shù)作物模型還包括一維土壤氮素平衡模塊。DSSAT4.5分為數(shù)據(jù)模塊、模型模塊、分析模塊和工具模塊等幾個(gè)部分。其中數(shù)據(jù)模塊主要由背景資料、試驗(yàn)資料、遺傳參數(shù)資料、氣象資

5、料、土壤資料、害蟲管理資料及經(jīng)濟(jì)收益七大數(shù)據(jù)庫(kù)組成。模型模塊包括禾谷類作物模型、豆類作物模型、塊莖與塊根作物模型、油料作物模型、蔬菜作物模型、草料作物模型及其他作物模型；分析模塊包括季節(jié)分析-評(píng)估生長(zhǎng)季內(nèi)不同管理措施、序列分析-分析跨年度的不同作物輪作效應(yīng)和空間分析-鏈接GIS分析大田內(nèi)或農(nóng)田內(nèi)的空間變異性；工具模塊主要是提供進(jìn)入試驗(yàn)數(shù)據(jù)模塊、繪圖數(shù)據(jù)模塊、土壤數(shù)據(jù)模塊、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)模塊、氣象數(shù)據(jù)模塊以及其他模塊的快捷方式。CausesofYieldVariability(Gaps)DevelopPrescriptionsRiskAssessmentwEconomics1.3DSSAT安裝與啟動(dòng)1

6、.3.1模型安裝插入光盤或者拷貝軟件后，單擊Instal1,出現(xiàn)如下界面。然后單擊InstallDSSATv4.5”即可。另外，本軟件中參數(shù)調(diào)試程序是基于R語(yǔ)言開發(fā)的，因此若您電腦中沒(méi)有安裝R，還需單擊InstallR”。DSSAT4.5InstaHatronIntroductionInstalMioriHefeiInstallRD55AT1.5ReiadmeTheEJecisionsupportSystemforAorotechnologyTransfer(DSSAT)hasbeeninuseDSSAT4.5InstaHatronIntroductionInstalMioriHefeiIns

7、tallRD55AT1.5ReiadmeTheEJecisionsupportSystemforAorotechnologyTransfer(DSSAT)hasbeeninuseformorethan15丫已a(bǔ)rsbyresearchersinover100countriesiorldide,D5SATisamicrDcomputersoftwareprogramcombiningcropsoilandTtieDUionSupportSystemforAgrotechnologyTransfw(DSSAT)Version4,5isasoftwareapplicationprogramthati

8、ndudscropsimuladonmodelsformarethan25cropsdatabasemanagement|口gramsFarsailweather,andcrapmanagem已ntandexperimentaldata,andutilitiesandapplicationprograms-Thecropsirnulstionmoddssimulategrowth,developmentandyield,andthesoilandplantwater,nitrogenandcarbonntQ：sDSSATmnditscropsimuladonmodelshavebeenused

9、farawiderangeafappliratiansincludingon-farmand口已a(bǔ)siDnmanagemEnttoregionalimpactassessmentsoftheimpad:ordimatechangeandvariability.InternationalConsortiumforAgricultural5Y5terT15ApplicationsAlMLtDSSAT1.3.2模型啟動(dòng)軟件安裝完畢后，雙擊桌面圖標(biāo)打開DSSAT軟件安裝完畢后，雙擊桌面圖標(biāo)打開DSSAT軟件，如下圖。Toe6|KD5ATWpSn45jO-2CropUnnagB-nentDaka-Gra

10、phicalSniDainB-UtiUeB-ACC礙卯麗威$EBB-LesumesRotkCropsToe6|KD5ATWpSn45jO-2CropUnnagB-nentDaka-GraphicalSniDainB-UtiUeB-ACC礙卯麗威$EBB-LesumesRotkCropsOilCfDpueDlabl93UFbcrQForatjSuoar.rEj_ier?-Fruncrejw|Ji/arE-mAppicsIiDnii亡f5B昭如日Il呂現(xiàn)jcmw:fSpatalData&DIbVcfllhcrSenrlcszM-nttmicsSiandanjDntnReferenceMyShcri

11、cLis軟件中自帶有很多已有的氣象、土壤和實(shí)驗(yàn)等數(shù)據(jù)，遍布全世界各個(gè)國(guó)家的實(shí)驗(yàn)資料?？梢酝ㄟ^(guò)運(yùn)行軟件自帶的數(shù)據(jù)了解DSSAT的基本用途。Selector中包括CERES、Legumes、RootCrops、Oilcrops、Vegetables等很多不同種類的作物。我們選擇CERES谷類作物中的Wheat冬小麥為例。冬小麥的試驗(yàn)數(shù)據(jù)有三個(gè)不同地區(qū)的，每個(gè)地區(qū)又有很多不同的試驗(yàn)處理，我們可以通過(guò)選擇兩個(gè)地區(qū)的同時(shí)運(yùn)行。選中Experiment下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，單擊菜單欄中的Run”。運(yùn)行進(jìn)程如下圖所示。熟練本軟件后，可以從中看出模擬結(jié)果的大致分布。EjC；DSAT45DSCM045.EXE=|回d

12、apkgr/liaJkgzhannitmmnnnPsg/hakg/liakgzhatzha1122S27O32241259頂Q28B1589G417873792IdHZ228270670430845S80344106?0317880793Mil3226270084447B7558S354971013078B27?4WH422827011282638355R035fi94131327881795WH5228270125127121558Q357?31563778B17?GIJM&22S2701251G7123seeQ35793157G47HB1797WH722BZ7B1251b712355835

13、7S31579478B179eMilB22627012G1G7123558S3579315712478B17?9WH156U03839152612t02261066519640664ieMil2568048171845126e2311018221G407&4liIJM25GR05S5S21HE12fc0232999954G407&412WH45660664524541266235?7116276498S412UM55G6071232G4S12S22G919430G409&414WHb56U0720926?12t02369614461640864IEMil7566072092G9712tS23G

14、?G1441026408&4ieWHft56R05547212312626?399184751663986417WH?56807225281?1262674011B3951663?64ISIJM105G6099743529122674S21B211G1GG399G4WH1156SB1035641441262674021B2135lb639?5426UH12EG6011468462712t26?4031B11EE176399&4KUKiRrFLOHATropwiHAKW1KR1HriRRCEIpEgyTNUPIHLFISONTSOCdipdnpky/hctkigZhairirvrmmrrfjri

15、frinkkgr/hakgr/lntWtih：i朋別肛町-nipt顧izrAiiFiKfiiamnmmifillTFEAWU1-01(1-Kainfe.liTOT3012-2K2KI國(guó)E32ffi32iXI2國(guó)42K2國(guó)522國(guó)E2K2M722國(guó)E；2K2國(guó)92iXI2070沁iC22(H22K2ffTS20020742M2(H52002ffTft2H207722(Hg2M2游2200200203120)2婭2闔畫煽3s-ni234EA*7so123.4E67y_-o123.4DA.1.1122222Ds7c4s271r.43E107son43sFy1T=s1111oooo

16、oo11132323333333-3333333333333333333D432043710$s7s32*vft*04*is7咗9991,u9o999gns8ns.uo911o91.1o1刑111111111111co.u.u55555555555888.y999EV5fi-F11112222ggg$gg5$b$555.u22244444444GR百口nuon333soDon:n:n:n:n:n:n:n:n:n:n:n:n:n:n:n:n:n:n:n:n:noD-D.D:D:D:D:U:D:D:D:D:D:U:D:D:D:D:D:U:D:D:D:D:D02222222223Q-O-222222

17、2229oD-DD:D:D:D:D:D:D:D:D:D:D:D:D:D:D:D:D:D:D:D:D:D00-00000000000000000000000moooooooooooooooooooooooooOTftaftaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaE5meK0TDEM1D2M2DaoC-.M0.茨0.SKIacin.M0.疏0.24-9ao0.M0.2150.2+3ao：i.3F3CL沖ClOa.Ci.：310.：31ao010.獅0.2S9ClOa.常30.3Mao010.3090.2S9ClOa(L旣弱0.27-3ao01：l.2豪0.2T3ClOa0.:瀏0.273ao0

18、1：i.2120.270ClOad.jJT0.369aoa.n.：1ES0.20ClO2.75ci.:険0.329aoano：i.迪。附ClOaci.眥0：刑aoin關(guān)：i.：372o.osrrClOa0.327O.3S2ao01：i.2E：20.313ClOakit：i.很o.seao6-.29：i.：330.39ClOat：i.:加0.342ao01：i.27f.0.312ClO1.15t：i.:鶴0.349Sell廖ter1緲soil可耶th(cn.l15-2026-303iM0-陽(yáng)SD3I4II測(cè)ED0-2500.!500-250i0.250山眄00.250I討90.!500-250i

19、0.2960.250i：i.MTim賽;g0.2810.2430.2750鷗i：i.M5i0b2$50.263i：i-Mli0.2B20.i2舸i0-2740.2640.251i0.274Q2備i：i.251i0-2750.2630.251i0.273Q2備i：i.251i0-2720.2630.251i0.272Q2備i：i.251iOb3O50.2S50.2490.3300.i：i.247iOb3O602豹0.2800.3$l0.i：i.2$1iOd熬0.330i：i-300i0.3470.312i：L2$3i0.3190.3000.2880.3720.307i：i.22i0-3350.2

20、$6Ci.288i0.311Q2削i：i.26i0-3430.2$7Ci.288gi包括不同剖面土壤水分變化，累計(jì)降水包括不同剖面土壤水分變化，累計(jì)降水而單擊“Plot則會(huì)出現(xiàn)下圖，左側(cè)“Variables量、徑流量等等，右側(cè)“Runs是指不同處理。Ur$JIHdoadUaUUmcVarnafc4Airis一ID口Ur$JIHdoadUaUUmcVarnafc4Airis一ID口ORYLAJCiDKGMiHADRTIJWO-60WGNWATLAJ-IBCKOlimSPRRGATEO-QKGHWIWlftTED-SDKeNimRRiGATED1BOKGM1USPLDKGNilU.30KQN.VU

21、60船9JKQNJM12DKEMHA150fl3F*hAiaaKQHHA210P7Wr|口爍airr咀口嗣nmdcimmjlMVtHDllauliIk生x|；jrnvtf|TDFDJ口匚unjtan-EwalsrIdelaliegfiDnmlCTEFC)TOH0*!/!ftiftOW(rtW(ftRCFl&：l口Bodabui,Qtarw1cmStoGWEWlD口沖wi.曲吹2購(gòu)啊4中(emScfnEWaJl口知irtter,inibfv4(emJtnflKSW*JDj50-恣ii.劉期聲5知BKI,3也呻6(cml!Dm3WEWKi：i知rtni,seitopv7(wrt3W3x3W?C,)

22、盟.阿QtarwS(CfflaSXEWEEii您可以選擇需要進(jìn)行對(duì)比的處理及相關(guān)變量進(jìn)行成圖。SLBuiUTfw:#-teStatisticErlnt氐出對(duì)鈾tiKtlflleExprrtExctlkiri-otkgjhi(曲fifiG,！isle,Ire)TO隠W花月h|ife.fiiS)Gr釦弒IjT創(chuàng)JNFEDBR-G：IDaysjfttrPlantsTop=Mh陽(yáng)RXuNFBDBfti述G|sMnwlkflfsSITJtrj1在膽賦*曠IUFGATW15BTiIHT1*右innwlbha(LFTiSiSBTjTRT2*和:叩妁也(i_f衲聞isenimm14DSSAT數(shù)據(jù)輸入與輸出1.

23、4.1氣象數(shù)據(jù)單擊工具欄中的“WeatherData”，出現(xiàn)下圖。我們可以通過(guò)新建一個(gè)氣象站來(lái)存放所需的氣象數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)打開一個(gè)已有的氣象站然后對(duì)其數(shù)據(jù)修改后作為自己的氣象站。如果是首次接觸該軟件，建議采用后一種方法。$WcafhcrManVersion4.MFieE-itTodIbAnazeQetabBBeHlpHUIH闕/戸StationPr&perlies-FlMonthsmeana毛.丿Sl&tionClimBleSLn-nnary/SHtherdatabas$WcafhcrManVersion4.MFieE-itTodIbAnazeQetabBBeHlpHUIH闕/戸Statio

24、nPr&perlies-FlMonthsmeana毛.丿Sl&tionClimBleSLn-nnary/SHtherdatabas；&整ObservedWeather-J?CorrededDataPGenerateDataStallonSlaticnInTDrmetlnnStsttHihformati&nDescriptionLocstcnClimateclas-s-Utltu概LonqhuceDccumertatcinEievalion(mabovesealevel)hetrumenthaiahtab-ovaqiro-undl-|3UpcateStation:?k打開已有氣象站時(shí)，可看到系統(tǒng)

25、自帶兩個(gè)氣象站，每個(gè)氣象站都包括數(shù)據(jù)表：觀測(cè)值、校正值和生成值。打開UFGA這個(gè)氣象站的數(shù)據(jù)，可見到下圖。包括逐日降水量、最高氣溫、最低氣溫和太陽(yáng)輻射量。這也是建立氣象站所需的最小數(shù)據(jù)集。File-EditTijelsAnalyzeDatabaseJdelpStotiDnPrupertiss-0station:-jJStationhformstian:卜flH|Mcnthlmeans丄尊*StationCimst?SummaryElWaslher曲伯bmmm:-Ittot-serveoWeather賞CorrectedDais啓GeneratadlDataEditObservediVeatbE

26、rDzrta-UFGADateRAINFRAINTIMAXFTLHA)TWINFTMftRADF卜19SB/1H252&B.96.1Issa憂CB.S-2.BG：3195&1/3c11.122EMISKkMMG11.7U.S1Q.11SKki1/5G1262.Ba.e1955MZfi1ZfiZ.i3丁沖195&I1/733513&g.T59195SJ1/SQ117-Z.Z3495M沿D72-r.21361961/1(0-44B31&51/11G1&.d-4di13.S18511/12G20.6-ft.B11.711/131S.B17.B12.S6.51S.B姑12.1195a1/1SC17.2

27、3913.119&a1/162515.5142ISKl/iTG15.6-&.B14.31脈占G13.&-22144Station:UFQA我們可以通過(guò)SCAN工具檢查大量氣象數(shù)據(jù)中的異常值，也可以通過(guò)成圖發(fā)現(xiàn)異常值。下圖分別為降水量變化圖以及最高、最低氣溫圖。Bj-uwldu-1.4.2土壤數(shù)據(jù)單擊SBuild,可打開SBuild軟件，首先單擊Profile，選擇新建或者編輯已有的土壤文件另存后建立自己的土壤剖面文件。口呼蘭仝前片諭hH心D5弘M.乍叮甌心H即-SBuildDSSATw4_5.0.0下圖為系統(tǒng)自帶的土壤數(shù)據(jù)，包括根據(jù)土壤類型默認(rèn)的一些土壤數(shù)據(jù)，還有軟件使用者上傳的一些數(shù)據(jù)。So

28、ilprofile.DSFAULI-Soilprofile.DSFAULI-DEHF3ILTYCUiT(EEQOOdiO&lDEFftULT-MEDirHSIITTCLAY(1500000002)DEFS.UL5一SHALLOWSILTYCLAY(LBOQOiJOOOS?DEfiULa-DEEPSILTiLC湖DEraUXiI-MEDICO3ZITTLOAMZEOOO&005EZFS.DL3-SHALLOWSILTYLOAMHBOGOOClDD)DZP&DLZ-DEEPEAJTDLGJLM工EDJOO血DO?DEFMJL3-MEDirHSANDYLOAM(IBOOOOOOOB)DEFftULT

29、-SHALLOWSANDYLOAM(1500000009)DEfaUL3-DEEPSMTDUB0OOOOOLDJDEfiULa-MEDIUM日翩DUBOOOOODLLJ口ZFft.DLI-SHJkLLDWSAHD(IB00003012B11llhopp-etFineBandIBEBLOCiLSNorfolkSandyClayIioam(103310009)OrangeburgSandy3amCIBSB910&17Ida3116loam(I&SB5L0026FIdaSilt;loam(I&SB5L002TJTRODFFIME曰RK口(IE.SB9LOD55)M1llhepp-eIFineSand

30、IBFML0ClL5LakeFineSandNorfolkSandyLoam(TBPK10024：)NorfoilSandyLearnIBPH510025i-LLllhDFFexFineSandUBPK5L0040)IN呂ipioIEMZ91DD13)M1Llhopp-crFineSandQTSM迅9Lm5L4)Millhopp-cirFinsSndjHBKlz9iClClL4)Cancel二二匪土壤數(shù)據(jù)首先需要輸入一些基本信息，包括該土壤類型所在的國(guó)家、位置、經(jīng)緯度、土壤系列名稱，土壤分類等。然后還需要輸入一些土壤表面的相關(guān)信息，包括土壤顏色、土壤排水情況、土壤坡度等。單擊下一步打開土壤剖面數(shù)據(jù)輸入界面，包括土壤剖面土層的確定，土壤顆粒結(jié)構(gòu)、有機(jī)碳（可以通過(guò)