A növényi modell felépítése

Az előadások a következő témára: "A növényi modell felépítése"— Előadás másolata:

1 A növényi modell felépítése
Fényhasznosítás Levélterület 3 szint, vegetáció hossza Sugárzás Bruttó potenciális fotoszintézis Tp/Ta Légzés önfenntartó Légzés Aktuális bruttó fotoszintézis növekedéshez Növekedés (szárazanyag) Gyökér (élő) holt Elosztás Szár (élő) Levél (élő) Raktározó szerv (élő) holt holt

2 A növényi produkció és fejlődés nélkülözhetetlen tényezői
Fotoszintetikusan aktív energia Hőmérséklet Levegő Víz Tápanyag

3 A növényi produkciót befolyásoló tényezők
Agrotechnika: Talajművelés Trágyázás Vetés Gyomosság Növényi betegségek és kártevők

4 De Vries et al. (1989) produkciós-modellek típusai
1.típus: A növekedési sebesség csak a fejlődési állapottól (fenofázistól) és a napsugárzástól, valamint a hőmérséklettől függ, a termőhelynek nincs víz- és tápanyaghiánya. 2.típus: A növekedési sebességet már a vízellátottság is (felvehetőség) limitálja. 3.típus: A növekedési sebességet már a nitrogénhiány is limitálja. 4.típus: A növekedési sebességet a növekedési ciklus egy részében stressztényezők, tápanyaghiány (pl. elégtelen foszforellátottság, vagy más tápanyag hiánya), valamint egyéb károsító tényezők is alakítják.

5 Produkciós modellek felépítése

6 A növényi növekedés és fejlődés érzékenysége a stresszre (Ritchie, 1991)
Tömeg Kiterjedéses (térfogat, LAI) Fázisos (fiziológia) Morfológiai Fő környezeti tényező Napsugárzás (energia) Hőmérséklet Hőmérséklet, Fotoperiódus Hőmérséklet A fajták változékonysága Alacsony Alacsony Magas Alacsony Víz stressz Alacsony légzés Mérsékelt levélfonnyadás és sodródás Magas a vegetatív, alacsony a szemtelítődés stádiumában Csekély késés a vegetatív stádiumban Alacsony szár/törzs, több mellékhajtás és ág Nitrogén stressz Nitrogén stressz Alacsony Magas Alacsony Alacsony szár/törzs, több mellékhajtás és ág

7 A modellezett folyamatok
NÖVÉNY Fejlődés (fázisos) Növekedés Levélfelület Asszimiláció, elosztás Biomassza Gyökerezés sűrűsége Transzspiráció Nitrogén felvétel, eloszlás stb.

8 A növényi fejlődés Fázisos

9 A kukorica fejlődési fázisai
1. Vetéstől csírázásig 2. Csírázástól kelésig 3. Keléstől juvenilis fázis végéig, virágindukció 4. Levélnövekedés végéig, virágzás 5. Szemtelítődés 6. Fiziológiai érés, fekete réteg 7. Betakarítás

10 Mitől függ a fejlődési fázis hossza?
Napok száma Hőmérséklet Hőösszeg: az elmélet szerint egy fejlődési fázis mindig azonos hőösszeg Q10 : tíz fok hőmérséklet emelkedés mennyivel gyorsítja a fejlődést? A hőmérsékletet fizikai értelemben nem lehet összegezni, mivel kiegyenlítődő mennyiség. A tapasztalok azonban azt mutatják, hogy a hőmérséklet növekedésével, nő a biokémiai folyamatok sebessége, tíz fokonként átlagban 2-3-szorosára, mely összefüggés a Van’t Hoff-féle törvényben fogalmazódik meg. Az enzimatikus reakciók sebessége azonban csak szűk hőmérsékleti tartományban követi Van't Hoff törvényét, ugyanis az enzimek térszerkezete mind az alacsony, mind a magas hőmérsékleten megváltoznak, hődenaturációt szenvednek, elveszítik katalitikus aktivitásukat.

11 A hőidő fogalma Mértékegysége: oCnap
Ta: a levegő napi átlagos hőmérséklete Tb: bázis hőmérséklet, ami alatt nincs fejlődés

12 Az ötödik levél hosszúsága különböző hőmérsékleteken
1963-ban vizsgálták a kukorica ötödik levelének megjelenését, növekedését és végleges hosszát különböző hőmérsékleten.

13 Q10

14 Az ötödik levél fejlődése és növekedése kukoricánál

15 A fejlődés sebessége a hőmérséklet függvényében

16 A levélnövekedési ráta alakulása a hőmérséklet függvényében

17 A biológiai óra Kukorica: egy levélrügy 21 °Cnap alatt indukálódik
levélcsúcs megjelenése 39 °Cnap múlva 6 levélrügy már csira állapotban 8 levelesen végső levélszám tudható Az első két levél megjelenéséhez összesen 96 °Cnap-ra van szükség.

18 A kukorica levélzetének fejlődése

19 A nappalhosszúság hatása a levelek számára (kukorica)

20 A nóduszok száma a nappalhosszúság függvényében

21 A kukorica fejlődés modellezése
NEM SUMDTT SZÁMÍTÁSA ISTAGE = 1 SUMDTT >45? ISTAGE = 8 VETÉS NAPJA? ISTAGE = 9 ISTAGE = 7 SUMDTT SZÁMÍTÁSA ISTAGE = 2 SUMDTT >P1? ISTAGE = 5 SUMDTT >170? ISTAGE = 6 SUMDTT >0,95xP5 ? CUMDTT=0 SUMDTT >P5? SIND SZÁMÍTÁSA ISTAGE = 3 SIND> 1.0? TLNO ÉS P3 SZÁMÍTÁSA SUMDTT=0 ISTAGE = 4 SUMDTT >P3? IGEN START ISTAGE ÉRTÉKE? VÉGE A FÁJLNAK? ISTAGE=7 OLVASÁS AZ IDŐJÁRÁS FÁJLBÓL STOP

22

23 Csírázás A vetés napjától meg kell keresni, hogy milyen mélyen vetettünk. A kezdő gyökér mélység egyenlő a vetés mélységével. Nedvesség vizsgálat abban a rétegben, ahol a mag található. Ha a mag körül a nedvességtartalom kisebb vagy egyenlő a holtvíztartalommal a csírázás nem indul meg. ha sokáig tart a szárazság a mag elpusztul, nem csírázik ki. Ez 40 nap a CERES modellben. Ha csírázás beindult ezt már nem lehet visszafordítani, irreverzibilis folyamat.

24 Kelés A koleoptil növekedéséhez szükséges hőidő számítása: a csíra megjelenése a talajfelszínen a hőmérséklettől függ, 5 cm-es vetésmélység esetén 45 °C nap szükséges a keléshez. Túl mély vetés esetén a koleoptil nem tud a felszínre törni, ez a modellben 22,5cm, azaz 150 °C nap. Bázis hőmérséklet: 10 °C. Pázsitfüvek csírázásakor az embrió hajtás-tenyészőkúpját egy védőhüvely, az úgynevezett koleoptil vagy rügyhüvely (coleoptyl) veszi körül. A koleoptil hosszanti irányban nem sejtosztódással, hanem sejtjeinek megnyúlásával növekszik. Növekedés közben a koleoptil a talaj felszíne fölé emelkedik, majd szétnyíló csúcsán keresztül kibújik az első levél.

25 Juvenilis szakasz A hibrid sajátosságainak megfelelő genetikai paraméter határozza meg ennek a szakasznak a hosszát. Juvenilis kor hossza °C nap (pl. 155).

26 Címer kezdemény idejének és a maximális levélszám meghatározása
A címerkezdemény indukciót a hasznos hőösszeggel nem lehet pontosan meghatározni, mivel ezt a fotoperiódus is befolyásolja. A kukorica rövid nappalos növény, 12,5 óránál kisebb vagy egyenlő nappali megvilágítás mellett az indukcióhoz négy nap szükséges. Ennél hosszabb megvilágítás esetén ez az időtartam hosszabb lesz. A hosszabbodás mértéke erősen hibrid függő. Hosszú nappali megvilágítás esetén, pl. 16 óra, az indukcióhoz 6 nap kell. Az indukció időtartamának növekedésével a maximális levélszám is nő. Ni az indukcióhoz szükséges napok száma. Fp fotoperiódusos érzékenysége a hibridnek. NH nappal hosszúság (óra). A hímvirág indukcióval befejeződik a levélindukció, több levélkezdemény már nem differenciálódik a tenyészőcsúcson. A maximális levélszámot a csírázástól a virág indukcióig eltelt hőidő határozza meg. A tenyészőcsúcson hat levélkezdemény található, a többi differenciálódásához 21 °Cnap szükséges egyenként.

27 75%-os nővirágzás, levélnövekedés vége
A tenyészőcsúcson indukálódott összes levélnek meg kell jelennie. Egy levél megjelenéséhez 38.9 °Cnap szükséges. Az első két levél megjelenéséhez viszont 96 °Cnap kell.

28 Az effektív szemtelítődés kezdete
A nővirágzástól az effektív szemtelítődésig, hibridtől függetlenül 170 °Cnap-ra van szükség. Itt kell meghatározni az egy csövön lévő szemek számát. Mivel legtöbb modellben egy növényen egy cső fejlődik, ezért a csövek száma egyenlő a növények számával. Meg kell határozni a meddő szemek számát, amihez a csőnövekedési modellre is szükség van. A csőnövekedést a hőösszeg és a felvehető nitrogén befolyásolja. A felvehető nitrogént a potenciálisan felvehető nitrogén mennyisége és a talaj aktuális nedvességtartalma határozza meg.

29 Az effektív szemtelítődés vége
Az effektív szemtelítődés vége a hibrid genetikai sajátosságától függ, a P5 paraméterben megadott hőidő függvényében. Amikor ennek 95%-át eléri a fejlődés során, a szemtelítődés befejeződik. A szemtelítődéshez szükséges hőidő (pl. 800 °Cnap).

30 A fiziológiai érés A fiziológiai érés a P5 genetikai paraméterben megadott hőidő eltelte után következik be. Ha a napi átlaghőmérséklet 2 °C-nál kisebb, további feltételek nélkül is egyből a fiziológia érés stádiumába kerül a növény.

31 A növényi növekedés

32 Összes termés A növekedés a modellezésben először is tömeggyarapodás:
napi új tömeg = asszimiláció - disszimiláció A szárazanyag gyarapodását a napi új tömeg összegzésével számoljuk . a növényi asszimiláció a fotoszintézis (CO2-asszimiláció fény energiával) a légzés funkciói: test fenntartása, és növelése, azaz E-szolgáltatás a transzspirációhoz, a tápanyag-felvételhez, a szerves anyag átalakításaihoz glükózból (konverziós állandók) a megtermelt szerves anyag elosztása a szervek növekedésének megfelelően (a fejlődési szakaszok szerint így a fejlődés kezdetén a gyökér, majd a hajtás, a megtermékenyülés után a termés a fő felhasználó) A növekedés alapja a fotoszintézis. Ebben a folyamatban - a fény megkötése és hasznosítása (többnyire különböző állandókkal kifejezve) C3 és C4-es növények, - a LAI nagysága (fejlődési állapottól és SLA-tól függő) - CO2-koncentráció a meghatározók. Valamennyi értéke függ a fajtól, esetleg fajtától. A tömeg és felület növekedésének időbeli lefutása szigmoid görbével közelíthető, egy-egy tényezőtől való függése különböző optimum-görbékkel. Ez utóbbi függvények szolgálnak a környezeti hatásokkal való kapcsolatok kifejezésére.

33 A növényi növekedés sebessége
W : Növekedés sebessége (kg szárazanyag ha-1 nap-1) A : Bruttó asszimiláció sebessége (kg CH2O ha-1 nap-1) Rm : Önfenntartó légzés sebessége (kg CH2O ha-1 nap-1) Ce : Asszimiláták átalakításának hatékonysága (kg szárazanyag kg-1 CH2O)

34 A zöldtömeg sugárzáskioltása 1.
Határfeltételek: függőleges világítás, a vízszintes levelek véletlenszerűen jelennek meg egymástól függetlenül. Nincs levélborítás, a sugárzás 100%-a eléri a talajt. A besugárzott terület 1m2. Ha egyetlen levél van, akkor a LAI egyetlen levél területét jelenti. Sugárzáskioltás = a növényi zöldtömeg árnyékoló hatása. A Pt valószínűséget a szakirodalom résgyakoriságnak (Gap Frequency) vagy áthatolási függvénynek (Penetration Function) nevezi. GC = levélborítottság, annak a valószínűsége, hogy a fénysugár nem éri el a talajt. A sugárzás talajra érkező hányada: A sugárzás növényre érkező hányada: Pt = 1-LAI GC = 1-(1-LAI)

35 A zöldtömeg sugárzáskioltása 2.
Két levél esetén az egy levélre jutó levélterület: A sugárzás talajra érkező hányada (Pt): A sugárzás növényre érkező hányada (GC): „n” számú levél esetén az egy levélre jutó levélterület: A sugárzás talajra érkező hányada: A sugárzás növényre érkező hányada:

36 A zöldtömeg sugárzáskioltása 3.
Ha a levelek száma nagyon sok: Ha a levelek  szöget zárnak be a szárral:  szár talaj T

37 A növénnyel borított felszín albedójának kiszámítása
SALB a talaj, PALB a növény albedója. Kiemelés után: vagy (CERES)

38 Nyílt és zárt növényállományok
Mi az elsődleges sugárzáselnyelő közeg? talaj vagy növény? Zárt állomány, ha a növény. Nyilt állomány, ha a talaj.

39 Zárt növényállomány Ha a LAI > 3. (régi meghatározás). GF < 0.05
ha a direkt sugárzás 5%-nál kisebb valószínűséggel éri el a talajt, a nyílások gyakorisága kisebb, mint 0.05. A régi meghatározás nem veszi figyelembe az eltérő szerkezetű, eltérő architektúrájú állományok különböző sugárzás abszorpcióját. GF = Gap Freqvency (résgyakoriság).

40 A zöld levél tulajdonságai
átbocsátás elnyelés visszaverődés Forrás: Monteith, 1973

41 Sugárzás a növényállományban
Egy levél tulajdonságai: albedó 0,25 elnyelés 0,50 áteresztés 0,25 GRAD 100% Lombozat: albedó ,75% elnyelés 47,50% áteresztés 23,75% Talaj: albedó 0,65% elnyelés 4,35% LAI = 3 Zárt állományt feltételezve e-kLAI = 0,05. A kevert albedó: PALB (1- e-kLAI) + SALB e-kLAI . Értéke a fenti példában 24,4%. Csupasz talajfelszín albedója 0,13

42 Fény-fotoszintézis kapcsolata
ε AL CO2 (kg ha-1 h-1) Ia (PAR W m-2) Am AL : pillanatnyi bruttó asszimiláció sebessége az L relatív mélységben (kg ha-1 h-1) Am : pillanatnyi bruttó asszimiláció sebessége fénytelítődésen (kg ha-1 h-1) ε: a fényhasznosítás kezdeti hatékonysága, a görbe kezdeti meredeksége (kg CO2 ha-1 h-1)/(W m-2) Ia: abszorbeált mennyiség az összes fényből (W m-2) A fénytelítődési ponton az asszimilációs ráta nagysága döntő mértékben a növényfajtól függ, és kisebb mértékben a fejlődési fázistól. A fényhasznosítás kezdeti hatékonysága is erősen növény függő. Feltételezések szerint 20°C-n mind a C3 mind a C4 növények kezdeti fényhasznosítása 0,45 (kg CO2 ha-1 h-1)/(W m-2). A fénytelítődési ponton a C3 növények kg ha-1 h-1 , a C4 növények kg ha-1 h-1 széndioxidot asszimilálnak. A Wofost program C3 esetén 40, C4 esetében 70 kg ha-1 h-1 értékkel számol.

43 A napi szárazanyag-termelés
A növényállomány napi bruttó CO2 asszimilációjának mértéke A növényállomány pillanatnyi bruttó CO2 asszimilációja A CO2 asszimiláció napi mennyiségét a megkötött fény határozza meg, és megkapjuk a pillanatnyi CO2 asszimiláció sebességének integrálásával (összegzésével). A számítások során a Gauss-féle integrálást használják (Scheid, 1968), ami a numerikus integrálás egyszerű és gyors módszere. A napi összes asszimiláta számítására nagyon jól használható a 3-pont integrálás módszere (Goudrian, 1986; Spitters, 1986). A növényállomány napi összes bruttó CO2 asszimilációjának számítására az idő szerinti integrálás alkalmas. Ezért a nap során kiválasztott három különböző időpontban, figyelembe véve a fotoszintetikusan aktív sugárzást, ki kell számítani a pillanatnyi bruttó CO2 asszimiláció sebességét. A pillanatnyi bruttó CO2 asszimiláció sebességének idő szerinti integrálása, a kiválasztott három óra súlyozott átlagaként kerül kiszámításra (Gauss integrálás). A pillanatnyi CO2 asszimiláció sebességét a növényállomány különböző szintjein érdemes kiszámítani. Kielégítő eredményt kapunk, ha az állomány három különböző magasságában, súlyozott átlagot használva integráljuk az értékeket.

44 Asszimiláta mennyisége szervesanyagban
A kukorica (Zea mays L.) levélterülete és asszimilációs teljesítménye virágzás után Levélszint LAI Asszimiláta mennyisége szervesanyagban Felső 26% 40% Középső 42% 35% Alsó 32% 25% Forrás: LÁNG G. (1976), Szántóföldi növénytermesztés könyv Forrás: LÁNG G. (1976)

45 Gauss integrálás th : A kiválasztott időpont (óra)
D : Nappalhosszúság (óra) p : Gauss-féle integrálási pontok (-) A korábban említettek értelmében a pillanatnyi bruttó asszimiláció sebességének integrálásához meg kell határozni a fotoszintetikusan aktív sugárzást a három időpontban. Ebben a konkrét esetben a sugárzás a napfolyamán egyenletesen oszlik meg a napmagasság szinuszának megfelelően, ennek következtében a CO2 asszimiláció sebességének súlyozott átlagát elég csak a félnapra kiszámítani.

46 Napmagasság az óra függvényében
 : Napmagasság (fok)  : Deklináció (fok)  : Szélességifok (fok) th : A kiválasztott időpont (óra)

47 A napi bruttó CO2 asszimiláció
Ad . Összes bruttó asszimiláció (kg ha-1 nap-1) D : Nappalhosszúság (óra) Ac : Pillanatnyi bruttó asszimiláció (kg ha-1 óra-1)

48 CO2 asszimiláció sebessége burgonyánál (Chapmann)

49 A fotoszintézis függése a fejlődési fázistól
A maximális asszimilációs sebesség függ a fejlődési fázistól és erősen növény függő is.

50 A fotoszintézis függése a nappali hőmérséklettől
A maximális asszimilációs sebességet korrigálni kell, ha a napi hőmérséklet a sub-optimális tartományba esik. A korrekciós faktor azonban függ a növény fajától is.

51 A nappali hőmérséklet (°C)

52 Éjszakai hőmérséklet (°C)
Az asszimiláció enzimatikus folyamat is, ami függ a hőmérséklettől is (Downes, 1970). Szabadföldi körülmények között ez a hőmérsékleti tartomány elég széles (Wardlaw, 1974), azonban az éjszakai alacsony hőmérséklet hatással van az asszimilációra. Éjszaka az asszimiláták, amik nappal keletkeztek, a növényi testet felépítő anyagokká alakulnak át. Ez a folyamat alacsony hőmérsékleten akadályozott. Ha az alacsony hőmérséklet több napon keresztül tart, az asszimiláták felhalmozódnak a növényben, és az asszimiláció sebessége csökken és végül megáll. Legtöbb modellben ezt a jelenséget korrekciós faktor formájában szokták figyelembe venni. Az alacsony hőmérséklet korrekciós faktora függ a növény fajától.

53 Szénhidrát képződés Minden kg megkötött CO2-ből 30/44 kg szénhidrát képződik, a molekula tömegek arányában. C=12, O=16, H=1

54 Bruttó napi szénhidrát képződés
Rd1 : Bruttó napi szénhidrát képződés (víz stressz nélkül) [kg ha-1 d-1] Ad1 : Bruttó napi CO2 asszimilációs ráta (az alacsony hőmérséklettel korrigálva [kg ha-1 d-1]

55 Transzspiráció Rd : Bruttó napi szénhidrát képződés [kg ha-1 d-1]
Rd1 : Bruttó napi szénhidrát képződés (víz stressz nélkül) [kg ha-1 d-1] Ta : Tényleges párolgás [mm d-1] Tp : Potenciális párolgás [mm d-1] A napi számított szénhidrát mennyiségét csökkenteni kell az esetlegesen fellépő víz stresszel. A stressz mértékének kifejezésére a tényleges és potenciális transzspiráció hányadosa alkalmas (van Keulen és Seligman, 1987).

56 Önfenntartó légzés Rm,r : Önfenntartó légzés 25°C-on (referencia) [kg ha-1 d-1] Cm,i : A növényi szerv légzési koefficiense [kg ha-1 d-1] Wi : A növényi szerv szárazanyag-tömege [kg ha-1] i : Levelek, raktározó szervek, szár, gyökér Több szénhidrát forma is ellélegződik az energiatermelés során. Az önfenntartó légzés magába foglalja a lebontott fehérjék újraelőállítását, fenntartja az iongradienst a sejtmembránon keresztül. Ez a légzés gondoskodik a szervezet energiaellátásáról, és a megtermelt szénhidrát 15-30%-t használja fel a vegetációs idő során. Az önfenntartó légzés függ a növény fejlődési fázisától és a hőmérséklettől. (0,0-1,0).

57 Az önfenntartó légzés hőmérséklet függése
Rm,T : Önfenntartó légzés T °C-on [kg ha-1 d-1] Rm,r : Önfenntartó légzés 25°C-on (referencia) [kg ha-1 d-1] Q10 : A légzés relatív növekedése 10 °C-onként T : Napi átlaghőmérséklet [°C] T,r : Referencia hőmérséklet (25 °C) [°C] Magasabb hőmérséklet felgyorsítja a biokémia folyamatok sebességét, és a légzés intenzitása is fokozódik. A kutatások szerint 10 C-os hőmérséklet növekedés körülbelül megduplázza a légzés sebességét.

58 A növekedési légzés Rg: Növekedési légzés [kg ha-1 d-1]
Rd: Napi szénhidrát termelés [kg ha-1 d-1] Rm,T: Önfenntartó légzés T °C-on [kg ha-1 d-1] Magasabb hőmérséklet felgyorsítja a biokémia folyamatok sebességét, és a légzés intenzitása is fokozódik. A kutatások szerint 10 C-os hőmérséklet növekedés körülbelül megduplázza a légzés sebességét.

59 A szárazanyag szétosztása
Ce : Az asszimiláták átalakításának hatékonysága az egész növényre [kg kg-1] Ce,i : A szervek átalakításának hatékonysága [kg kg-1] pci : Az i szerv szétosztási együtthatója [kg kg-1] i : Levél (lv), raktározó szervek (so), szár (st) rt : gyökér

60 A LAI és a fényhasznosítás közötti összefüggés

61 A levélszám és LAI közötti összefüggés

62 A tenyészidő és levélterület közötti összefüggés

63 A kukoricacső növekedése

64 Az egy csövön található magok száma (kukorica)

65 A genetikai haladás hatása az egy csövön lévő szemek számára

66 Talaj-növény-atmoszféra modellek

67 Talaj-növény-atmoszféra modellek 1.
H. Bossel (Németország) által kifejlesztett, a növényi növekedést a víz és a nitrogén ellátás limitációjára építő dinamikus szimulációs modell. Nyolc növény: búza, kukorica, burgonya, répa, borsó/bab, repce, lucerna (gyep). CERES Modeling plant and soil systems, John Hanks, J. T. Ritchie, Madison, Wisconsin USA Neve: Crop- Environment Resource Syntesis GROPGRO, Jones, szója, földi mogyoró, bab, később Hoogenboom G. foglalta össze egy általános hüvelyes modellbe DAISY soil plant system simulation model WOFOST Hollandia, Wageningen. A validálás Kenyában, Zambiában, Délkelet-Ázsiában és a Fülöp szigeteken folyt. SUCROS HYSWASOR, P. Koorevar és Dirksen, Department of Water Resources Wageningen Agricultural University CERES: Kezdeményezője Ritchie volt 1972-ben a USDA ARS-hez tartozó Blackland Kutató Állomáson Temple városában Texasban. Célja termés előrejelzés volt az időjárás, a talaj és a növényfaj, ill. fajta tulajdonságai alapján. Neve: Crop-Environment Resource Syntesis rövidítésből származik. Ritchie talajfizikával és vízgazdálkodással foglalkozott. A munkára interdiszciplináris csoportot szervezett. Egy évtized után a CERES központ a Michigan Állami Egyetemre került Ritchie vezetésével. Jones és Kiniry (1986), akik Temple-ben maradtak megszerkesztették a CERES-maize ismertető könyvet. Majd Jones a Florida Egyetemen kezdett dolgozni, ahol GRO néven folytatta a modellek építését lényegében azonos elveken, mint a CERES modellek. Itt készültek a *GRO modellek. DAISY soil plant system simulation model, The Royal Veterinary And Agricultural University Department of Agricultural Sciences, Section of Soil and Water and Plant Nutrition, Thorvaldsensvej 40, DK-1871 Frederiksbeg C, Copenhagen, Denmark

68 Talaj-növény-atmoszféra modellek 2.
SOIL model, Uppsala (1991, július 2.) Per-Erik Jansson, Department of Soil Sciences, P.O.Box 7014, S Uppsala, Sweden EPIC, széleróziós modell. J. R. Williams és munkatársai (1984) dolgoztak ki, szintén Blackland Kutató Központban, itt is fejlesztik tovább. Döntéstámogató rendszerek: DSSAT Decision Support System for Agrotechnology Tansfer. A CERES és CROPGRO modelleket a 10 évig működő IBSNAT project fogta össze a Hawaii Egyetemen. A rendszer egybefogta a modelleket, közös input, output formátum és adatbázis által, valamint a futások eredményeinek tárolására és grafikai megjelenítésre alkalmas környezetbe helyezte

69 CERES ciklus Kezelések, beállítások
Input adatok ellenőrzése, induló feltételek Output gyakoriságok beállítása Időjárási adatok Talajhőmérséklet, víz, nitrogén inicializálás Talajhőmérséklet számítása Nitrogén átalakulás Vízmérleg számítás Növekedés rutin Fenológiai fázisok Érés, outputok ciklus

70 Növények? Búza Kukorica Árpa Köles Rizs Cirok Szárazbab Borsó (magyar)
Szója Földi mogyoró Csicseri borsó Burgonya Cukornád Paradicsom Napraforgó Legelő, rét

71 Input paraméterek A növény genetikai tulajdonságai Időjárási adatok
Talajtulajdonságok Agrotechnikai jellemzők

72 WOFOST Időzítő (timer) Időjárás Növény növekedése Vízmérleg

73 Problémák Differenciál egyenletek numerikus közelítései, megoldásai
Biológiai folyamatok sztochasztikus leírása Idő- és térbeli lépték (skálahiba) Részfolyamatok egymáshoz kapcsolása Határfeltételek definiálása

74 A 4M modell 1. NEDVESSÉGFORGALOM evaporáció transzspiráció
felszíni vízelfolyás beszivárgás kapilláris vízemelés 2. NITROGÉNFORGALOM nitrogénmozgás mineralizáció nitrifikáció denitrifikáció nitrogénfelvétel 3. NÖVÉNYI FEJLŐDÉS ÉS NÖVEKEDÉS fenológia asszimiláció asszimiláták elosztása szeneszcencia biomassza-gyarapodás 4M = Magyar Mezőgazdasági Modellezők Műhelye. Dr. Fodor Nándor, Dr. Kovács Géza János

75 A 4M modell vázlatos működése