Light

温度与光的结合

多拉多

我去了塞罗戈多(Cerro Gordo)的海洋。尽我所能,我一路找草。我开始的时候有很多琐碎的草坪。然后我走上一条小路,直奔水面。

当我在海边停留时'我很欣赏风景,但是我没有 '看不到动物精神分裂症。我想起了冲绳群岛的多岩石的海岸。但是在冲绳,人们会发现许多岩石和悬崖上都生长着氧化锆。

Todai_isg

在石垣岛的西端。很多野生的结缕草。为什么这种结缕草在东中国海,南中国海和菲律宾海中野生,而在加勒比海人工草皮地区却越来越多?

我认为答案在于光线和温度的结合。具体而言,在高温下持续时间较长且光线较暗的位置将普遍存在精神分裂症。这些地点的坐骨虫病也可能比百慕大的生长快(狗牙根)或西班牙pa。

我抬头看了温度和日照时间的结合 这个可定制的图表.

Selection_011

图表右侧的位置较热,图表下方的位置日照较少。的"trails"对于每个位置,跟踪整年的温度和日照的正常组合。

我也看了累积降水。这也应有效果,尽管对于可管理草皮中的物种之间的竞争而言,降水应不那么重要,因为可以提供灌溉。

3precip

I'd喜欢在具有代表性的气候下种植不同种类的草,并测量它们的生长量。我希望某些物种会映射到位置,有点像位置在下表中按温度和光照分开。

积累


刷新我对热带光照和温度的记忆

图片来自flic.kr

一段时间前,我去了马尼拉,我参观了一个高尔夫球场,并与高尔夫球场管理者环顾了一下。我们的讨论转向天气的季节性变化及其对草地的相对影响。例如,在冬天,气温稍微凉一些,是较低的温度对减缓生长产生重大影响吗?还是因为冬天的日子短了些,而天空的太阳又有些低了呢?

然后,我进行了一些计算,然后重新运行脚本以刷新我对此的记忆。

我计算了每个晴天的光合作用光。

每小时一次

那's how the photosynthetic photon flux density (PPFD) will be throughout the year when there are no clouds. It varies a bit.

对于每天的总光照,我们可以查看每日光照积分(DLI),这就是DLI在一年中的变化方式。

德力

PPFD是每秒有多少光到达草皮。将从日出到日落的每一秒的光线加在一起,得出一天的总数量-DLI。

温度呢?马尼拉位于赤道以北13度,属热带气候。最冷的月份是一月,平均气温为25.6°C。最热的月份是五月,平均气温为29.5°C。从最冷的月份到最热的月份相差3.9°C。

晴天的DLI范围约为44至59 mol m-2 d-1。那么,是温度变化还是光变化更多?

为此,我绘制了DLI和12个月内温度的标准得分(z得分)。 z得分显示一个值与平均值(平均值)有多少标准偏差。

温度光

如果z分数小于0,则表示该月的值小于当年的平均值。如果z分数大于0,则表示该月的值大于该年的平均值。

因为z得分是标准化的,所以我可以直接比较DLI和温度,以及它们在任一个月内的变化(与一年中的平均值相比)。

在阳光明媚的马尼拉,温度的变化相对大于一月,二月,四月和五月的光照。在3月以及从6月到12月,光照变化相对大于温度。


2016年头214天Batesville潜在和实际PAR的动画图

光合有效辐射(PAR)在某个位置随一年中的时间和云量而变化。此动画图表显示了在晴朗的天空条件下每5分钟间隔的平均光合作用光子通量密度(PPFD)将会是什么,并且还显示了实际的PPFD是什么。每秒钟添加PPFD即可得出一天的总PAR-每日光积分(DLI)。该图显示了在晴朗的天空条件下的潜在DLI以及实际DLI。

Batesville2016_optimized


像这样多云是正常的吗?

2016-07-17 10.23.40

7月17日,我和吉姆·布罗斯南(Jim Brosnan)在东京地区。 7月17日,东京的每日光积分(DLI)为14.2 mol / m2。吉姆问我那天是否特别多云。不完全是,我回答。我告诉他,这种浑浊是正常的。

现在,2016年7月结束了,我在东京和阿肯色州的贝茨维尔(Batesville)看了7月每天的DLI。两者的纬度均为35.7°N,因此白天的长度是相同的。

7月在贝茨维尔的最低DLI为22.8 mol / m2 7月29日。在东京,7月份有10天的DLI低于22.8 mol / m2,包括DLI小于10 mol / m的5天2。在这种情况下,7月17日的阴天并不罕见。

要查看更多信息,请查看以下内容的平均每小时PPFD和DLI值 此图表中的东京 和为 贝茨维尔在这一.


35°N时暖季型草皮草生长速率和竞争

迈克·理查森 指出 that the growth rate of zoysia is less than bermuda, so by implication there must be something other than growth rate that allows zoysia to 在 vade bermuda. 那 is, 在 the situations when bermuda and zoysia are growing together -- 竞争 -当zoysia看起来生长更快时,Mike建议可能是诸如草皮密度之类的因素才可以实现这种结果,因为百慕大的生长快于zoysia。

I've outlined 假设 关于草的生长速度及其所需的投入,以后会有更多内容要写。在这个假设中,我提到 位置,在我最近与Mike讨论的增长率问题上,我说过气候相互作用存在多种多样。就气候而言,我的意思与地理位置相同。一世'这些单词可以互换使用。

让我尝试解释我所说的气候互动。一世'我们将使用东京,贝茨维尔(2016年的数据)和史密斯堡(气候正常数据)的数据。这些位置均为大约35°N。

光照,温度,植物水分状况和叶片氮含量都会影响生长。在草皮管理中,光照和温度通常可以'被控制;草坪草管理者可以修改植物的水分状况和叶片中的氮含量。我们可以想象百慕大和zoysia正在并排或一起生长,然后考虑对这些影响生长的因素进行修改会发生什么。

平均而言,这是可以'在史密斯堡和东京都受到控制,以二维空间显示。

Fort_smith_tokyo_polygon

那'温度范围相似,但日照量不同。因此,在暖季草生长的月份中没有重叠。我专注于光照和温度,因为草皮管理器可以调节水和氮。

到7月30日为止,2016年的气温非常相似。

2016_gdd_batesville_tokyo

好吧,温度也差不多。如果只有温度会影响生长,人们会期望草在这些位置的表现几乎相同。如果百慕大的生长速度确实比氧化锆快,那么在温度相同的情况下并列比较中,百慕大在两个位置的生长速度都应该更快。

我还下载了全球太阳辐射数据,然后将其转换为光合作用辐射单位。 这是贝茨维尔 适用于2016年前7个月。

2016 Batesville DLI和PPFD截止到7月31日

这是东京 适用于2016年前7个月。

2016年东京DLI和PPFD截止到7月31日

2016年,贝茨维尔的光合作用光强于东京。

2016_dli_batesville_东京

从1月到3月,DLI几乎相同,但自4月初以来,贝茨维尔(Batesville)跃升了约1000摩尔/米2。在过去的四个月中,东京积累了大约4,000 mol / m2 贝茨维尔(Batesville)的积聚量约为5,000 mol / m2. 那'对数百分比差异为22%。这种差异在6月和7月尤其明显,这是迄今为止一年中最热的月份。

想象一下,在相同温度下以10%的阴影生长百慕大和zoysia。百慕大的增长可能快于zoysia。现在想象一下20%的阴影。可能结果相同。 30%,40%和50%的阴影怎么样? 60%或70%的阴影?在某些时候,zoysia的增长率将大于百慕大的增长率。百慕大将在阴暗处死,在这种情况下,zoysia仍会产生草皮。

现在考虑一下,百慕大草变种之间的生长速率也不同,而琐碎动物变种之间的生长速率也不同。那'这就是我通过多样性互动所处的位置(或气候)的意思。采取本来生长较快的zoysia,将其与百慕大混合,在高温且DLI较低的气候下生长,割草,并确保在干旱季节浇水充足,看看哪个生长更快。它's not bermuda.

是的,由于DLI高,肥料充足,供水适中且温度高,百慕大的生长速度快于结缕草。这里'一张ATC研究设施在成长过程中放绿的照片。它'容易辨别哪些是琐碎-最接近相机的那些图。

12月22日成长

但是,如果人们认为生长是多年进行的事情,那么在某个地方将草保持为草皮,那么人们就可以发现zoysia的生长速率可能高于百慕大。

我发现用这些术语来观察增长率很有用,而不是试图将其解释为对密度的反应或对其他因素的竞争。


草坪和阴影:悉尼的日光积分(DLI)

澳大利亚政府气象局(BOM)提供 卫星衍生的全球太阳辐射数据。我下载了2015年和2016年的数据 站号66120 (戈登高尔夫俱乐部)。数据以每天每平方米兆焦耳的能量单位表示。我乘以2.04,换算成每天每平方米摩尔的每日光积分(DLI)单位。

悉尼DLI

这是DLI在充足的阳光下,针对云进行了调整。任何树木或结构阴影都会导致DLI降低。

查看DLI的每月摘要,可以看到自2015年1月以来每个月的中位数和正常范围。

Boxplot2015

Boxplot2016

我从悉尼机场(SYD)下载了温度数据,并使用这些数据通过Hargreaves方程计算了估计的DLI,如 估算田纳西州4个城市的每日光积分。我没有对Hargreaves方程中的估计值进行任何校正,而SYD在Gordon以南约25公里处。尽管如此,未经校正的Hargreaves方程仍给出了DLI的合理估计。

悉尼DLI2


检查我的计算

Selection_072我喜欢阅读Hodges等人的最新论文。上 量化每日光积分(DLI),以在果岭上建立暖季栽培品种。他们在该实验期间,2013年6月13日至9月29日以及2014年6月2日至9月27日再次测量了Starkville的DLI。在测试区域,全日照下的DLI平均为42.3 mol m-2 d-1 这些日期的平均值。

去年,我做了一些估算DLI的计算。您可以在其中阅读 估算田纳西州4个城市的每日光积分. I wondered what that calculation method would give for a mean estimated DLI 在 Starkville. 那 is, Hodges et al. measured DLI with a 量子光传感器 我想查看我的计算,以了解估计的DLI与测量值有多接近。

计算代码在 dli_tn 资料库.

在充满阳光下,霍奇斯等人。测得的平均DLI为42.3。使用我的计算,相同日期的平均DLI估计值为40.6。距离不太远。将我的估计误差与上下文相关,相差1.7摩尔。该位置仲夏仲夏一小时每小时将有大约7.2摩尔PAR,因此1.7摩尔相当于仲夏仲夏约15分钟。
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阴影和阳光

树木的阴影通常会使光合有效辐射(PAR)降低约80%。例如,在这个绿色的阳光充足的区域,光合作用的光子通量密度(PPFD)为749微摩尔光子/平方米/秒。

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同一绿色但在树荫下的相邻区域的PPFD为139。

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无需使用仪表,就可以很好地估计阴影的影响,并知道有多少PAR到达草皮。以这种果岭为例,其中一部分在阳光下,一部分在树荫下。

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可以通过了解一年中的一天,一天中的时间,纬度和经度来估算太阳下的PPFD(无云)。 这个闪亮的应用程序 根据这些输入进行计算。该应用程序计算出的PPFD与测量的PPFD非常接近。以下是一些计算得出的PPFD与在无云的情况下,在阳光充足的地方测得的PPFD的比较。

Ppfd_calcs

如果您在无云的阳光下,则可以很好地估计PPFD 从应用程序.

如果有树荫,我'd假设在阴影下的PPFD是在日光下的PPFD的20%。

如果有云,我'd寻找我的阴影并寻找太阳,以估算云层降低了PAR的程度, 如此处所述.


在正常温度和日照时间下选择草

绘制位置的正常温度和日照时间可将该位置放置在特定的二维空间中。我证明了 这些图表。 @turfstuf建议 对角线可能会显示 区分暖季和凉季草的突破点。

The idea is that the top right would be warm-season, the area around the line would be transition zone, and the area to the bottom left would be cool season. 那 chart looks like this.

对角线

我同意图表的不同区域表示不同草或生长条件的高/低点。我不会被那条对角线分开。这是我要使用的断点。

  • 年平均气温低于15°C,凉爽季节
  • 年平均温度15至20°C,过渡带
  • 年平均气温在20°以上,暖季

对于那些一般性的休息,可以从月度图表中估算出年平均值,或者通过年平均温度来绘制位置。

Annual_Cities_temperature_Sunshine

继续休息,特别是看哪种暖季草更合适:

  • 百慕大,在温暖的季节内,每天阳光超过6小时
  • 在温暖的季节内,并且每天忍受不足6小时的日照草或其他耐弱光条件的暖季草:百慕大草会挣扎
  • 在过渡区内,如果使用暖季草,结缕草或其他耐弱光条件的暖季草,则每天的日照时间少于6小时:百慕大草会挣扎

当这些点在图中标出时,像亚特兰大这样的过渡区位置看起来像这样。

亚特兰大

此处显示了两个温暖季节的位置,其中一个位于百慕大繁茂的地方(檀香山),另一个位于百慕大,那里长满了更多耐阴的草(希洛)。

Hnl_hilo

在接下来的图中,我显示了其他一些位置:凉季,暖季和过渡带。我使用的断点似乎与世界各地的草地分布和表现非常吻合。

曼谷_波士顿_迪拜

印第安纳波利斯_东京

悉尼

Cairns_hk_syd

诺克斯维尔_东京


可视化气候差异

在影响植物生长的因素中,草皮管理人员能够以某种方式修改植物的水分状况和对草的氮供应,但他们几乎无法调节温度和光照。结果,草对特定环境的适应以及草的管理要求都将受到光和温度的组合的影响或控制。

我在2012年的一次会议上谈到了这一点,并分享了 这个讲义。从讲义开始:

天气,特别是温度和日照量,对草的生长有重要影响,因此对某些草对某些气候的适应性也有很大影响。通过在水平轴(x轴)上以温度和垂直轴(y轴)上的日照小时数绘制气候正常天气数据,我们可以看到这些参数中哪些位置相似,因此很可能适合相同的草,以及类似的草维护方法。与北美,大洋洲,非洲和欧洲温度相似的地区相比,东亚,南亚和东南亚的许多地区的日照时间相对较低。有关使用这些图表的其他信息,请参见 www.climate.asianturfgrass.com.

这个想法是,当两个或多个位置的温度和日照相同(或相似)时,生长条件和可用于草生长的能量也相同(或相似)。当温度和日照不同且没有重叠时,则生长条件明显不同。

我认为这是有趣且有益的,因为这种方法可以帮助识别我们可能认为相似但实际上不同的地方,反之亦然。从这样的气候数据表示中,维护需求,草的选择以及位置到位置的比较的含义也很明显。我做了更多的图解来说明这一点。

迈阿密我从迈阿密开始。 x轴显示正常的月平均温度,y轴显示该月的平均日照小时数。由一年中的12个月中的每个月定义的多边形表示迈阿密正常的生长环境。与迈阿密相似的地方在光照和温度上应与迈阿密重叠。不同的地方应该没有或几乎没有重叠。

例如,莫斯科与迈阿密没有重叠。我认为没有人会期望它。

迈阿密_莫斯科

莫斯科的一年中最热的月份比迈阿密的最冷的月份凉爽(阳光充足)。这些位置之间没有重叠。

纽约市与迈阿密和莫斯科有些重叠。如果我在此图表上绘制纽约,我可以看到纽约的哪些月份与迈阿密或莫斯科相似。
迈阿密_纽约纽约的6月的温度和日照与迈阿密的3月相似,纽约的9月与迈阿密的1月几乎相同,纽约的7月和8月在迈阿密的3月至10月之间。人们还可以看到纽约和莫斯科之间的季节性重叠。

另一个像迈阿密这样的温暖季节呢?该图增加了新加坡的条件。

3plus新加坡

即使新加坡和迈阿密都是暖季,也没有重叠。纽约和迈阿密(大约3个月)之间的重叠比新加坡和迈阿密(0个月)之间的重叠更多。这对草的选择和管理有影响。也就是说,在新加坡的草工作在迈阿密可能做得不好,反之亦然。

可以预见,有些地方是相似的。例如,波特兰和西雅图几乎完全重叠。

波特兰_西雅图

人们可能期望相似的其他位置完全没有重叠。我经常以檀香山和希洛为例。可以肯定的是,在这两个地方发现了不同的草种。

希洛_檀香山

该视频讨论了希洛和檀香山。

人们还可以看看过渡带的位置,例如亚特兰大,那里既有暖季草也有凉季草。

亚特兰大像伦敦这样凉爽的季节与亚特兰大相比如何?

Atl_lon伦敦的六月和七月与亚特兰大的三月和十一月相似。伦敦的七月和八月气温与亚特兰大的十月相似,但日照较少。

墨尔本是另一个过渡区,高尔夫球场球道和运动场通常种植在暖季草上,而高尔夫球场推杆果岭通常种植在凉季草上。

Atl_lon_mel墨尔本与亚特兰大和伦敦都有些重叠。