Zastosowanie modelu WSMT do oceny ewapotrnspiracji miskanta i topinamburu

• Autorzy: Żyromski A. , Szulczewski W. , Biniak-Pieróg M. , Okrasińska H.

Warianty tytułu

EN

WSMT model application for topinambur and giant chinese silver grass evapotranspiration estimation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Na podstawie pomiarów terenowych ewapotranspiracji miskanta olbrzymiego (Miscanthus x giganteus Greef et Deu.) oraz topinamburu (słonecznika bulwiastego - Heliantus tuberosus L.) przeprowadzono adaptację modelu WSMT (od nazw gatunków roślin: wierzba, ślazowiec, miskant, topinambur), opracowanego wcześniej dla wierzby wiciowej (Salix viminalis L.) i ślazowca pensylwańskiego (Sida hermaphrodita (L.) Rusby). Dane wejściowe do modelu pochodziły z obserwacji i pomiarów, prowadzonych na terenie Obserwatorium Agro- i Hydrometeorologii Wrocław - Swojec, należącego do Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Zagadnienie zostało rozwiązane za pomocą algorytmu genetycznego, który umożliwia uzyskanie najlepszego dopasowania szukanej funkcji do danych uzyskanych empirycznie. Ocena modelu została dokonana na podstawie następujących wskaźników: RRMSE (ang. "Relative Root Mean Squared Error"), EF (ang. "Modeling Efficiency"), CRM (ang. "Coefficient of Residual Mass"), współczynnika korelacji oraz współczynnika determinacji. Weryfikacja modelu została przeprowadzona na zestawie danych, dotyczących tych samych roślin, pomierzonych innym ewaporometrem. Uzyskane wyniki dla miskanta olbrzymiego oraz topinamburu, podobnie jak w przypadku wierzby wiciowej i ślazowca pensylwańskiego, pozwalają na obliczanie ewapotranspiracji badanych roślin energetycznych na podstawie jedynie parowania z wolnej powierzchni wody oraz opadów atmosferycznych. Parametry jakościowe uzyskanego modelu wskazują na możliwość zbudowania modeli grupujących rośliny pod względem ich cech, np. morfologicznych. Ponieważ nadal prowadzone są badania polowe uwzględnionych w pacy roślin energetycznych, zaproponowana metodyka będzie zastosowana do szerszego zbioru danych, co umożliwi zwiększenie precyzji dopasowania poszczególnych modeli przypisanych do poszczególnych roślin oraz przeprowadzenie bardziej wnikliwej weryfikacji.

EN

Basing on the field measurements of evapotranspiration of giant Chinese silver grass and topinambour an adaptation of WSMT model (the name from four names of energetic plant species in Polish), developed previously for common osier and Virginia fanpetals was done. Model input data came from measurements carried out at the Agro- and Hydrometeorology Observatory in Wrocław - Swojec, that belongs to Wrocław University of Environmental and Life Sciences. The problem has been solved using genetic algorithm, that allows to obtain the best fit of the function to data obtained empirically. Assessment of the model was based on the following indices: RRMS (Relative Root Mean Square Error), EF (Modeling Efficiency), CRM (Coefficient of Residual Mass), the correlation coefficient and the coefficient of determination. Model verification was performed basing on data of the same plants, but obtained for another evaporimeters. The results obtained for the giant Chinese silver grass and topinambour as for common osier and Virginia fanpetals, allow to calculate the evapotranspiration of energy plants studied, basing only on the data of evaporation from free water surface and precipitation. Quality parameters obtained for the model indicate the possibility to develop models, able to group plants according to their characteristics such as morphological. Because the field experiment with energy plants has been carried out continuously, the proposed methodology will be applied to a broader set of data, allowing to fit the models more precisely according to particular plants and to conduct a more accurate verification.

Słowa kluczowe

PL

ewapotranspiracja; model matematyczny; rośliny energetyczne

EN

energy plants; evapotranspiration; mathematical model

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 12, z. 2
• Strony: 401--409
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., wykr.

Twórcy

autor

Żyromski A.

autor

Szulczewski W.

autor

Biniak-Pieróg M.

autor

Okrasińska H.

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Instytut Kształtowania i Ochrony Środowiska, pl. Grunwaldzki 24, 50-363 Wrocław; tel. [phone]

Bibliografia

• A-STER. Ewaporometr EWP - 992. Instrukcja obsługi. Kraków ss. 21.
• AUGUSTYNOWICZ J., PIETKIEWICZ S., KALAJI M.H., RUSSEL S. 2010. Wpływ nawożenia osadem ściekowym na wybrane parametry aktywności biologicznej gleby oraz wydajności aparatu fotosyntetycznego słonecznika bulwiastego (Helianthus tuberosus L.). Woda Środowisko Obszary Wiejskie. T. 10. Z. 2 (30) s. 7-18.
• BAC S., JANGAS J. 1984. Urządzenie do pomiarów i rejestracji parowania, osadów i opadów atmosferycznych. W: Problematyka hydrologiczna i meteorologiczna małych zlewni rzecznych. Materiały Ogólnopolskiego Sympozjum Naukowego. Wrocław. PTGeof. s. 5-7.
• BAC S., JANGAS J. 1985. Wzór użytkowy nr 59735. Urządzenie do pomiaru i rejestracji zmian masy, zwłaszcza niektórych elementów bilansu wodnego
• BELLOCCHI G., ACUTIS M., FILA G., DONATELLI M. 2002. An indicator of solar radiation model performance based on a fuzzy expert system. Agronomy Journal. Vol. 94 s. 1222-1233.
• DENISIUK W. 2005. Możliwości wykorzystania ślazowca pensylwańskiego w energetyce. Inżynieria Rolnicza. Nr 6 s. 105-113.
• DEUTER M., JEŻOWSKI S. 2002. Stan wiedzy o hodowli traw olbrzymich z rodzaju Miscanthus. Postępy Nauk Rolniczych. Nr 2 s. 59-67.
• FOX D.G. 1981. Judging air quality model performance: a summary of the AMS workshop on dispersion models performance. Bulletin of the American Meteorological Society. Vol. 62 s. 599-609.
• FRĄCZEK J., MUDRYK K., WRÓBEL M. 2011. Wybrane właściwości fizyczno-mechaniczne topinamburu (Helianthus tuberosus L.). Inżynieria Rolnicza. Nr 6 (131) s. 29-36.
• HARKOT W., WARDA M., SAWICKI J., LIPIŃSKA H., WYŁUPEK T., CZARNECKI Z., KULIK M. 2007. Możliwości wykorzystania runi łąkowej do celów energetycznych. Łąkarstwo w Polsce. Nr 10 s. 59-67.
• HELLER M.C., KEOLEIAN G.A., MANN M.K., VOLK T.A. 2004. Life cycle energy and environment al benefits of generating electricity from willow biomass. Renewable Energy. Vol. 29. Iss. 7 s. 1023-1042.
• HIMKEN M., LAMMEL J., NEUKIRCHEN D., CZYPIONKA-KRAUSE U., OLFS H.W. 1997. Cultivation of Miscanthus under West European conditions: Seasonal changes in dry matter production, nutrie nt uptake and remobilization. Plant and Soil. Vol. 189 s. 117-126.
• KOWALCZYK-JUŚKO A. 2004. Miskant do pieca. Agroenergetyka. Nr 2(8) s. 16-17.
• KOZIEŁ W., WŁODARCZYK T. 2011. Glony - produkcja biomasy. Acta Agrophysica. No 17(1) s. 105-116.
• LOAGUE K., GREEN R.E. 1991. Statistical and graphical methods for evaluating solute transport models: overview and application. Journal of Contaminant Hydrology. Vol. 7 s. 51-73.
• OSTROWSKI J., GUTKOWSKA A., TUSIŃSKI E. 2009. Udział czynnika wodnego w modelowaniu kategoryzacji oraz oceny przydatności gruntów do uprawy roślin energetycznych. Woda Środowisko Obszary Wiejskie. T. 9. Z. 4(28) s. 187-202.
• PISKIER T. 2010. Model uprawy topinamburu z przeznaczeniem na opał. Inżynieria Rolnicza. Nr 7 (125) s. 183-190.
• PISKIER T. 2011. Model oceny wartości energetycznej topinamburu z przeznaczeniem na opał. Inżynieria Rolnicza. Nr 1 (126) s. 189-195.
• PRICE K.V., STORN R.M., LAMPINEN J.A. 2005. Differential evolution - A practical approach to global optimization. Berlin, Heidelberg. Springer Verl. ISBN 978-3-540-20950-8 ss. 538.
• RENTIZELAS A., TOLIS A., TATSIOPOULOS I. 2009. Biomass district energy trigeneration systems: emissions reduction and financial impact. Water Air Soil Pollution. Focus. Vol. 9 s. 139-150.
• ŻYROMSKI A., SZULCZEWSKI W., BINIAK-PIERÓG M., OKRASIŃSKA H. 2012. Prosty model ewapotranspiracji dla wybranych roślin energetycznych. Woda Środowisko Obszary Wiejskie. W niniejszym zeszycie s. 391-399.