1

แบบจำ�ลองก�รเจรญเตบโตของพช: ท�งเลอกใหมเพอชวยง�น

วจยแบบดงเดม

Crop growth modeling: a novel way to supplement conventional triaail

นนทวฒ จงรงกล�ง1*

Nuntawoot Jongrungklang1 *

บทนำ�

ในปจจบน การเพมจำานวนประชากรและการเพมพนทเพาะปลกพชอาหาร

ไมสมดลกน ทำาใหเกดสภาวะความไมมนคงทางอาหาร (food insecurity)

การเพมพนททำาการเกษตรเปนวธการแกไขปญหาทไดผล แตอยางไรกตาม วธ

การนมขอจำากดทางลกษณะพนท ภมประเทศ และการแขงแขงขนการใชพนท

การเกษตรกบการจดสรรทอยอาศย การเพมผลผลตตอพนทเปนวธหนงท

สามารถชวยแกไขปญหาความไมมนคงทางอาหารได ซงแนวทางนตองพฒนา

ทงดานการเขตกรรมและการปรบปรงพนธพช ความตองการแกปญหาดง

กลาว นกวจยดำาเนนการไดทำาการศกษา รวบรวม และถายทอดองคความรไปส

เกษตรกร เพอพฒนาศกยภาพการผลตพชปลกใหเหมาะสมกบความตองการ

ของประชากร อยางไรกตาม งานวจยบางลกษณะประเดนมขอจำากดมาก เชน

1 ภาควชาพชศาสตรและทรพยากรการเกษตร คณะเกษตรศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน 40002 Department of Plant Science and Agricultural Resources, Faculty of Agriculture, Khon Kaen University, Khon Kaen 40002, Thailand.*Corresponding author: nuntjo@kku.ac.th

12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

3

45678

2

การศกษาการเจรญเตบโตของรากพชในพนททประสบความแหงแลง และการ

ศกษาการตอบสนองของพชตอการจดการภายใตเงอนไขของสภาพแวดลอมท

แตกตางกน ซงงานวจยดงกลาวปฏบตไดยากและสนเปลองคาใชจายสง ตอง

ดำาเนนการทดสอบในหลายๆสถานท ดงนน เพอลดขอจำากดตางๆของงานวจย

เหลาน จำาเปนอยางยงตองมเครองมอชวยนกวจยใหสามารถศกษาและพฒนา

พชในแงมมทหลากหลายมากยงขน

แบบจำาลองการเจรญเตบโตพช (crop growth model) เปนเครอง

มอหนงทสามารถชวยสงเสรม สนบสนนการตดสนใจในงานวจย แบบจำาลอง

สามารถจำาลองสถานการณการเจรญเตบโตของพชและผลผลตทจะไดใน

อนาคต ซงจะลดแรงงาน ยนระยะเวลา และลดคาใชจายในงานวจยใหนอยลง

รวมถง ชวยพฒนาระบบการผลตพช ทงในแงของการปรบปรงพนธ และการ

เขตกรรม (นตยา, 2553) แบบจำาลองการเจรญเตบโตของพช เปนแบบ

จำาลองทสามารถจำาลองสมดลของคารบอน นำา และธาตอาหาร โดยอาศย

สมการทางคณตศาสตรมาอธบายความสมพนธระหวางกระบวนการทาง

สรรวทยาตางๆ ทเกดขนภายในตนพช เชน การสงเคราะหแสง การหายใจ การ

คายนำา การเจรญเตบโต และการแบงสนปนสวนของอาหารทถกสรางขน เชอม

โยงกบปจจยสภาพแวดลอมภายนอก เชน พลงงานรงสดวงอาทตย ความเปน

ประโยชนของนำาในดน และอณหภมรายวน เปนตน (Hunt and Boote,

1998) อยางไรกตาม การใชประโยชนจากแบบจำาลองการเจรญเตบโตของ

พช จำาเปนอยางยง ทจะตองเขาใจอทธพลของปจจยสภาพแวดลอมภายนอกท

มผลตอการจำาลองสถานการณ ขอมลตวปอน และกระบวนการทำางานของแบบ

จำาลอง ซงจะนำาไปสการจำาลองสถานการณผลทมประสทธภาพและความนาเชอ

910

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

3

ถอของแบบจำาลองการเจรญเตบโตของพช(ควรขยายความเพมเตมความ

เขาใจดงกลาวจะทำาใหการจำาลองสถานการณมประสทธภาพเพมขนไดอยางไร)

อทธพลของสงแวดลอมตอสรรวทย�ในแบบจำ�ลองก�รเจรญเตบโตของ

พช

แสง อณหภม นำา และความชนในอากาศ เปนปจจยหลกทสงผลตอ

สรรวทยาและการเจรญเตบโตของพชปลก ซงกระบวนการทางสรรวทยาของ

พชมความซบซอน พชแตละชนดมการตอบสนองของกระบวนการทาง

สรรวทยาตอสภาพแวดลอมแตกตางกนออกไป ในแบบจำาลองกเชนเดยวกน

ปจจยสงแวดลอมเหลาน เกยวของในระบบปฏบตการของแบบจำาลองการ

เจรญเตบโตของพช กลาวคอ ปจจยแสงและอณหภมเปนปจจยทมผลโดยตรง

กบศกยภาพในการสงเคราะหดวยแสงและการคายนำา สวนความเปนประโยชน

ของนำาในดนและความชนในอากาศ เปนปจจยทสงผลตอการคายนำาของพช

เกยวของกบการเปด-ปดของปากใบ ซงสงผลตอการแพร CO2 ทซงเปนสาร

ตงตนในกระบวนการสงเคราะหดวยแสงเขาสใบพช ดงนน ปจจยนำาและ

ความชน จงมผลเกยวของกบการสงเคราะหแสงของพชดวย สารทไดจากการ

สงเคราะหแสง (assimilates) จะถกลำาเลยงไปสำารองเพอใชในกระบวนการ

เจรญเตบโต หรอ กระบวนการรกษาโครงสราง โดยสดสวนของสารทไดจาก

การสงเคราะหแสงทนำาไปสกระบวนการซอมแซมโครงสรางขนอยกบขนาดของ

โครงสรางชวภาพของพช ซงโครงสรางชวภาพนถกกำาหนดดวยระยะ

พฒนาการของพช ซงมอณหภมเปนปจจยควบคมจากภายนอก การขยาย

โครงสรางชวภาพของใบจะมผลกลบไปเกยวของกบศกยภาพการสงเคราะห

1112

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

4

ดวยแสงและการคายนำา ซงความสมพนธของปจจยภายนอกและกระบวนการ

ทางสรรวทยาดงแสดงใน Figure 1

Figure 1 A relational diagram of soil water-limited routine, showing the connection between external

variables and physiological function. Rectangles represent state variable (current status of the system); Valve symbols, rate variable (the rate or speed of change in a state \variable); circle, auxiliary variable; parallelogram, driving or external variable; full lines, flows of material; dashed lines, information flow (symbols according to Forrester, 1961; Goudriaan and van Laar, 1994). Source: Modified from Penning de Vries et al. (1989)จะเหนไดวา การทำางานระบบการทำางานของแบบจำาลองการเจรญเตบโต

ของพชภายใตทตอบสนองตอสภาพแวดลอมตางๆนน มคำาสงการทำางาน

มากมายและเปนระบบทมความซบซอน ในชดคำาสงการทำางาน (routine) ของ

Rai

Potential Photosynt

hesisTranspira

tionUptake

Photosynthesis

Infiltration

Potential transpira

tion

Evaporation SOIL

WATERROOT

Drainage

Capillary rise

Water stress

Reser

Maintenance

DEVELOPMENT STAGE

Leaf surfac

e

Growth

Partitioning

SHOOTBIOMASS

ROOTBIOMAS

S

Humidit Light Temperatu

Rate

Leaf surfac

e

Leaf surfac

e

Leaf surfac

e

Leaf surfac

e

Leaf surfac

e

Leaf surfac

e

Leaf surfac

ePotential transpira

tion

Potential transpira

tion

Potential transpira

tion

Potential transpira

tion

Potential transpira

tion

Potential transpira

tion

Potential transpira

tion

Potential Photosynt

hesis

Potential Photosynt

hesis

Potential Photosynt

hesis

Potential Photosynt

hesis

Potential Photosynt

hesis

Potential Photosynt

hesis

Potential Photosynt

hesisInfiltrationInfiltrationInfiltrationInfiltrationInfiltrationInfiltrationInfiltration

ReserReserReserReserReserReserReser

Photosynthesis

Photosynthesis

Photosynthesis

Photosynthesis

Photosynthesis

Photosynthesis

Photosynthesis

Transpiration

Uptake

Transpiration

Uptake

Transpiration

Uptake

Transpiration

Uptake

Transpiration

Uptake

Transpiration

Uptake

Transpiration

UptakeEvaporationEvaporationEvaporationEvaporationEvaporationEvaporationEvaporation

Capillary riseCapillary riseCapillary riseCapillary riseCapillary riseCapillary riseCapillary rise

DrainageDrainageDrainageDrainageDrainageDrainageDrainage

MaintenanceMaintenanceMaintenanceMaintenanceMaintenanceMaintenanceMaintenance

1314

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

5

แบบจำาลองการเจรญเตบโตของพช ซงประกอบดวย ชดคำาสงระบบยอย

(subroutine) ของแบบจำาลอง เชน ชดคำาสงยอยระยะระบบพฒนาการของ

พช พนทใบของพช การสรางอาหาร การกระจายนำาหนกแหง การพฒนาพนท

ใบ และการสรางผลผลตนำาหนกแหง และการกระจายนำาหนกแหง เปนตน ชด

คำาสงยอยมความสำาคญกบการตอบสนองทางสรรวทยาของแบบจำาลอง ทง

ทางดานพฒนาการและการเจรญเตบโต ยกตวอยางเชน ชดคำาสงยอยสำาหรบ

ระบบทอธบายอทธพลของอณหภมตอระยะพฒนาการของพช ซงเกยวของ

กบคาเฉลยอณหภมรายวน (average daily temperature) อณหภมตำา

สดสำาหรบการพฒนาการ (base temperature for development)

อณหภมสงสดสำาหรบการพฒนาการ (ceiling temperature for

development) อณหภมตำาสดของชวงอณหภมทเหมาะสมสำาหรบการ

พฒนาการ (lower optimum temperature for development)

อณหภมสงสดของชวงอณหภมทเหมาะสมสำาหรบการพฒนาการ (upper

optimum temperature for development) และ temperature

function สำาหรบการพฒนาการ ซงขอมลตางๆ เหลานจะมความแตกตาง

ออกไปในแตละชนดพช (Soltani and Sinclair, 2012)

temperature function มคาตงแต 0 ถง 1 ตามเงอนไข 3 แบบ

(Figure 2) คอ 1) คา temperature function เทากบ 0 ถาคาเฉลย

อณหภมรายวนนอยกวาอณหภมตำาสดสำาหรบการพฒนาการ หรอ คาเฉลย

อณหภมรายวนสงกวาอณหภมสงสดสำาหรบการพฒนาการ 2) คา

temperature function เทากบ 1 ถาคาเฉลยอณหภมรายวนอยในชวง

อณหภมทเหมาะสมสำาหรบการพฒนาการ และ 3) คา temperature

1516

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

6

function อยระหวาง 0.1-0.9 ตามคาคำานวณ ของกราฟมาตรฐาน ถาคา

เฉลยอณหภมรายวนอยระหวางอณหภมตำาสดสำาหรบการพฒนาการกบ

อณหภมตำาสดของชวงอณหภมทเหมาะสมสำาหรบการพฒนาการ หรอ คาเฉลย

อณหภมราย (??) อยระหวางอณหภมสงสดของชวงอณหภมทเหมาะสมกบ

อณหภมสงสดสำาหรบการพฒนาการ โดยคา Temperature function

คำานวณไดจากสตร

Temperature function (oC) = (average daily temperature – base temperature)/

(lower optimum temperature - base temperature) (1)

ถา base temperature < average daily temperature < lower optimum temperature

Lower optimu

Upper optimu

Ceiling temper

Base temper

0.00.20.40.60.81.01.2

0 10 20 30 40

Temper

ature f

unction

Temperature (oC)

1718

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

7

Figure 2 Response of temperature function to temperature, markers from left to right are base

temperature (3oC), lower optimum temperature (20oC), upper optimum temperature (32oC) and ceiling temperature (40oC) Source: Modified from Soltani and Sinclair (2012)คา temperature function สำาหรบการพฒนาการเกยวของกบ

temperature unit ของพช ดงสตรท 2 ซงสงผลตอการเปลยนระยะ

พฒนาการ โดยพชตองมคา cumulative temperature unit ตามท

แตละระยะพฒนาการของพชนนๆ ตองการพชจงจะเปลยนระยะพฒนาการ

Daily temperature unit (oC) = (lower optimum temperature - base temperature) x

tTemperature function (2)

นอกจากระยะพฒนาการ ผใชแบบจำาลองพชในการวจยควรทจะทราบนน

แลว ปจจยทมผลตอการเจรญเตบโต หรอการสะสมนำาหนกแหงดวย ซงเปนก

ระบวนการทเกยวของโดยตรงกบความแมนยำาในการจำาลองสถานการณ

ผลผลตของพช โดยการสะสมนำาหนกแหงของพชขนอยกบ 1) คลนรงสดวง

อาทตยทพชสามารถนำาเอาพลงงาน (photon) ไปใชในการสงเคราะหดวยแสง

(photosynthetic active radiation; PAR) 2) สดสวนของการรบแสง

ของใบในชวง PAR (fraction intercepted PAR; FINT) ซงดชนพนทใบ

(leaf area index; LAI) และคาสมประสทธของ PAR (kPAR) เปนปจจย

กำาหนดคา FINT และ 3) ประสทธภาพการใชรงสดวงอาทตย (radiation

use efficiency; RUE) ซงขนอยกบศกยภาพของประสทธภาพการใชรงส

1920

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

8

ดวงอาทตย (potential RUE; pRUE) และ ความสมพนธของปจจย

อณหภมสำาหรบประสทธภาพการใชรงสดวงอาทตย (temperature

correlation factor for RUE; TCFRUE) ซงมหลกการคำานวณทำานอง

เดยวกนกบ temperature function การสะสมนำาหนกแหงมความสมพนธ

กบปจจยทเกยวของดง Figure 3

Figure 3 A relational diagram of dry matter production subroutine. Rectangles represent state

variable, circle symbols; rate variable, rounded rectangle; crop parameter, parallelogram; driving or external variable; the leaf are index (LAI), photosynthetic active radiation (PAR), the fraction intercepted PAR (FINT) the extinction for PAR (kPAR), radiation use efficiency (RUE), the potential RUE (pRUE), the temperature correlation factor for RUE (TCFRUE), the daily dry matter production (DDMP) and the total aboveground crop mass (WTOP) (symbols according to Goudriaan and van Laar, 1994). Source: Modified from Soltani and Sinclair (2012)

ขอมลตวปอนของแบบจำ�ลองก�รเจรญเตบโตของพช

LAIkPAR

PARWTOP DDMP

RUE

FINT

pRUETMPTCFRUE

PARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPARPAR

TMPTMPTMPTMPTMPTMPTMPTMPTMPTMPTMPTMPTMPTMP

2122

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

9

โปรแกรมแบบจำาลองการเจรญเตบโตของพชทนยมใชในการวจยม

มากมายรจกกนในปจจบน เชน Decision Support System for

Agrotechnology Transfer (DSSAT) เปนโปรแกรมแบบจำาลองหนง ท

มการใชโปรแกรมคอมพวเตอรอยาง FORTRAN และ BASIC มาจำาลอง

สถานการณการเจรญเตบโตของพชเพอใชในการพฒนาและแกปญหาทางการ

เกษตรทเกดขนจรงในปจจบน ซง DSSAT ตองการขอมลตวปอนสำาหรบการ

ปฏบตงานของแบบจำาลอง (model operation) ไดแก ขอมลฟาอากาศ

(weather data) ขอมลดน (soil data) ขอมลการจดการแปลงปลกพช

(management data) และขอมลพช (genetic coefficients; GC)

ซงขอมลเหลาน มผลตอศกยภาพในการจำาลองสถานการณการเจรญเตบโต

ของพช (Hunt and Boote, 1998)

ขอมลฟาอากาศรายวนทจำาเปนสำาหรบการจำาลองการเจรญเตบโตของ

พช ไดแก ปรมาณนำาฝน (mm) พลงงานรงสดวงอาทตย (MJ/m2/day)

อณหภมสงสดและอณหภมตำาสด (0C) ตองเกบขอมลเปนรายวนซงตองให

ครอบคลมตลอดอายการเจรญเตบโตของพชทศกษา ณ ชวงเวลานน นอกจาก

น การสรางไฟลขอมลฟาอากาศ จำาเปนตองปอนขอมลสถานททำาการทดลองท

เกยวของกบการทำางานของแบบจำาลอง อาท เชน ขอมล ละตจด ลองตจด

ความสงจากระดบนำาทะเล อณหภมเฉลยรายป และความกวางของอณหภม

เฉลยรายป เปนตน ไฟลขอมลฟาอากาศใน DSSAT model คอ File W โดย

สวนใหญนยมตงชอไฟลใหสอถงสถานทและปทเกบขอมล เชน

THKK1201.WTH นนคอ ขอมลฟาอากาศประเทศไทย (TH) ทสถานตรวจ

2324

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

10

วดอากาศจงหวดขอนแกน (KK) ซงปทบนทกขอมล คอ 2012 (12) สถาน

ตรวจอากาศท 1 (01)

ขอมลดนประกอบดวย ขอมลทแสดงถงคณสมบตทางเคมและกายภาพ

ของดน ในแตละชนดน โดยใหครอบคลมความลกตามความตองการทจะศกษา

ขอมลทางกายภาพของดนไดแก เปอรเซนตของ sand silt และ clay

ความสามารถในการระบายนำา ความหนาแนนของดน (bulk density) รวม

ถงความแตกตางของโครงสรางดนในแตละระดบความลก สวนขอมลทางเคม

ของดนนนประกอบดวย ปรมาณอนทรยวตถ (organic matter) ปรมาณ

ไนโตรเจน ฟอสฟอรส โปแตสเซยม คาความเปนกรดดางของดนและความ

สามารถในการแลกเปลยนประจบวกของดน (cations exchange

capacity; CEC) อกทงสามารถใชขอมลทกลาวมาทงหมดนคำานวณขอมล

ดนอนๆ ในแบบจำาลอง เชน ปรมาณนำาทอมตวในดน (saturated water

content) ความชนระดบสนาม (field capacity/drained upper limit

of soil water content) และปรมาณนำาตำาทสดทพชนำาไปใช (lower

limit of plant extractable water) ใน DSSAT model เรยกไฟลนวา

File S โดยการสรางขอมลดนตองสรางตอทาย ขอมลชดดนทมอยเดมในไฟล

soil.sol และควรตงชอใหสอถงชดดนและสถานทเกบขอมล

ขอมลการจดการทจำาเปนสำาหรบแบบจำาลองในโปรแกรม DSSAT นน

ประกอบดวย วนปลก ระยะปลก ความลกของการปลก วนงอก ความหนาแนน

ของประชากรพชตอตารางเมตร และวนเกบเกยวผลผลต ในดานการจดการ

นำา ตองมรายละเอยด วธการ วนทและปรมาณการใหนำาในแตละครง สวนการ

จดการปย ปจจบน แบบจำาลองสวนใหญสามารถจำาลองสมดลของไนโตรเจน

2526

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

11

และฟอสฟอรสในพชและดน ดงนนจำาเปนตองมขอมล ประเภทของปย

ไนโตรเจนและฟอสฟอรส จำานวนครง ปรมาณการใหปย วธการให และระดบ

ความลกของการใหปย ขอมลการจดการเกบในรป File X โดยนยมตงชอไฟล

ใหสอถงงานวจย เชน KKNP1201.MZX นนคอ ขอมลการจดการแปลง

ขาวโพด (.MZX) ทจงหวดขอนแกน (KK) อำาเภอนำาพอง (NP) ซงปทวจย

คอ 2012 (12) งานวจยหมายเลข 1 (01)

ขอมลแสดงลกษณะจำาเพาะของพนธพช หรอคาสมประสทธทาง

พนธกรรม เปนขอมลทอธบายการตอบสนองของพชตอสภาวะแวดลอม ทง

ทางดานพฒนาการและการเจรญเตบโต พชแตละพนธจะมคาสมประสทธทาง

พนธกรรมทแตกตางกน ซงคาดงกลาวไดมาจากการทดลองภายใตสภาพ

เรอนทดลองทสามารถควบคมสภาพแวดลอมได หรอหากไมสามารถควบคม

สภาพแวดลอมได นกวจยตองทำาการประเมนจากขอมลการปลกพชในหลายๆ

สภาพแวดลอม (Boote et al., 1989; Hoogenboom et al., 1999)

ในขนตอนการกำาหนดคาสมประสทธทางพนธกรรมตองทำาในสภาพทไมม

ความเครยดจากสภาพแวดลอม (IBSNAT, 1988) ในแบบจำาลองการเจรญ

เตบโตของถวลสง (CSM-CROPGRO-Peanut model) การกำาหนดคา

สมประสทธทางพนธกรรมตองการขอมลเพอปรบคา (model calibration)

อยางนอย 2 ฤดปลกทแตกตางกน (Banterng et al., 2006) และเพอ

ประเมนคาทไดจากการปรบคา (model validation/ model

evaluation) อยางนอย 1 ฤด โดยขอมลทบนทกสำาหรบการปรบคา ไดแก

ขอมลพฒนาการ ซงอยางนอยประกอบดวย ระยะออกดอก (R1) และ ระยะสก

แก (R8) และขอมลการเจรญเตบโต ประกอบดวย มวลชวภาพรวม นำาหนกตน

2728

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

12

แหง นำาหนกใบแหง นำาหนกฝกแหง นำาหนกเมลด ดชนเกบเกยวฝก และดชน

เกบเกยวเมลด เปนตน (Anothai et al., 2008) คาสมประสทธทาง

พนธกรรมจดเกบในรป File C ซงพชแตละชนดมคาสมประสทธทาง

พนธกรรมไมเหมอนกน เชน ในขาวโพดมคาสมประสทธทางพนธกรรม 8 คา

บรรจในไฟลชอ MZCER045.CUL แตถวลสงมคาสมประสทธทางพนธกรรม

15 คา บรรจในไฟลชอ PNGRO045.CUL นอกจากน ทง model

calibration และ evaluation จำาเปนตองเตรยมไฟลขอมลระยะ

พฒนาการและการเจรญเตบโตจรงในแปลงทดลองจรงโดยใน DSSAT ไฟล

ขอมลคาสงเกตระยะพฒนาการและการเจรญเตบโตจากการทดลอง แบงเปน

2 ชนด คอ 1) ขอมลพชทเกบเปนลำาดบเวลาของชพจกรพช (time series

data) ซงเรยกวา File T (KKNP1201.MZT อธบายการระบดงเชน file

X) 2) ขอมลพชทอายเกบเกยว (end season data หรอ accumulated

data) ซงเรยกวา File A (KKNP1201.MZA)

กระบวนก�รทำ�ง�น ผลลทธ ลพธ และก�รประเมนแบบจำ�ลองก�รเจรญ

เตบโตของพช

ในระบบการทำางานของแบบจำาลองในโปรแกรม DSSAT มขนตอนการ

จำาลองสถานการณพชเปนศนยกลางของระบบ ขอมลตวปอนเปนสวนเรมของ

กระบวนการ ซงไฟลการจดการเปนตวปอนหลกทมการระบรหสเชอมโยงไปส

ขอมลฟาอากาศ ขอมลดน และขอมลพช จากนน ระบบจะดงขอมลตวปอน

ทงหมดไปใชในการจำาลองสถานการณ ดงนน การสรางไฟลขอมลตวปอนควร

ตองสรางขอมลฟาอากาศ ขอมลดน และขอมลพชใหเสรจ แลวจงสรางไฟลการ

2930

257

258

259

260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272

273

274

275

276

277

278

13

จดการใหเชอมโยงไปสไฟลตวปอนอนๆ หลงจากกระบวนการจำาลอง

สถานการณเสรจสน ในบางวตถประสงคของการใชแบบจำาลองยงจำาเปนตอง

ตรวจสอบศกยภาพของแบบจำาลองกอนทจะนำาไปใช เชน การประเมนคา

สมประสทธทางพนธกรรม หรอทดสอบศกยภาพของซอฟแวรตวชวยในการ

กำาหนดคาสมประสทธทางพนธกรรม เปนตน ไฟลขอมลจากการทดลองจรง

เขาสระบบเพอใชเปรยบเทยบขอมลระยะพฒนาการและการเจรญเตบโตของ

พชระหวางขอมลจากการทดลองจรงและขอมลทไดจากการจำาลองสถานการณ

(Figure 4) ขนตอนนเปนการประเมนศกยภาพของแบบจำาลองวามความ

แมนยำาพอหรอไม

Figure 4 Schematic of the main components of DSSAT.Source: modified from Jone et al., (1998)

Specification of codes for cultivar, weather and soilFile X

Experimental data

Cultivar code

Weather station

Soil codeFile S

Soil data

File WWeather

data

File CCultivar

data

CROP MODEL

S

PESPNWATCARBGROSUMMOVER

File ASummary data

File TTime

course data

Output files depending on option settings and simulation applications

Performance data files

Input data files

3132

279

280

281

282

283

284

285

286

287

288

289

290

291

292

293

294

295

296

297

298

299

300

301

302

303

304

14

ผลลทธลพธทไดจากการจำาลองสถานการณ ไดแก สมดลของคารบอน

นำา ธาตอาหาร และผลจากการเขาทำาลายของศตรพช ซงเกยวของกบการ

พฒนาการและการเจรญเตบโตของพช ไฟลผลลทธลพธหลกทแสดงขอมล

ตางๆเหลาน ไดแก 1) overview output เปนไฟลสรปขอมลตวปอน สภาพ

แวดลอมและความเครยดทเกดขน การเจรญเตบโตและผลผลตของพชจาก

การจำาลองสถานการณ รวมถงขอมลเปรยบเทยบระยะพฒนาการและผลผลต

ระหวางขอมลจากการจำาลองสถานการณและขอมลจรงจากแปลงทดลอง โดย

ขอมลทแสดงสวนใหญคอขอมลในวนเกบเกยวหรอขอมลแบบสะสม 2)

summary output เปนไฟลแสดงทใหขอมลคลายกบ overview output

แตไฟลนเนนการเปรยบเทยบขอมลระหวาง ทรตเมนตทจำาลองสถานการณ

เชน วนพฒนาการ การเจรญเตบโต ผลผลต ปจจยนำาและธาตอาหาร 3)

growth output เปนไฟลทแสดงผลการเจรญเตบโตของพชแบบรายวน

ตงแตเรมตนปลกจนถงวนเกบเกยว ซงลกษณะการเจรญเตบโตทไดจากการ

จำาลองสถานการณของ DSSAT ไดแก ระยะพฒนาการ นำาหนกแหงตน นำา

หนกแหงใบ นำาหนกแหงราก ความหนาแนนราก พนทใบ นำาหนกแหงผลผลต

องคประกอบผลผลต และดชนเกบเกยว เปนตน

สำาหรบการประเมนศกยภาพของแบบจำาลอง สามารถจะพจารณาจากคา

ความสอดคลองระหวางขอมลจากการทดลองจรงและขอมลทไดจากการ

จำาลองสถานการณ เชน ดวยคา root mean squares error (RMSE)

และ agreement index (d) โดยคาแสดงความสอดคลองทดคอ มคา

RMSE ตำา และมคา d เขาใกล 1 ซงคำานวณไดดงสตร (Willmott, 1982)

3334

305

306

307

308

309

310

311

312

313

314

315

316

317

318

319

320

321

322

323

324

325

326

15

รปสมการการคำานวณหาคา RMSE คอ

RMSE =√∑i=1

n

(Pi−Oi)2

n

(3)เมอ Pi = คาจำาลองสถานการณหนวยทดลองท ith Oi = คาสงเกต

หนวยทดลองท ith และ n = จำานวนหนวยทดลอง

รปสมการการคำานวณหาคา d คอ

d = 1- [ ∑i=1

n

(Pi−Oi)2

∑i=1

n

(|P '' i|+|O '' i|)2 ] ,0≤d ≤1

(4)เมอ n = จำานวนหนวยทดลอง Pi = คาจำาลองสถานการณหนวย

ทดลองท ith Oi = คาสงเกตหนวยทดลองท ith Ō = คาเฉลยของคาสงเกต P’i = Pi – Ō and O’i= Oi – Ō

ก�รประยกตใชแบบจำ�ลองก�รเจรญเตบโตพช

การประยกตใชแบบจำาลองการเจรญเตบโตพช แบงออกเปน 3 ชนด

แนวทาง (Soltani and Sinclair, 2012) ไดแก 1) การประยกตใชเพอ

ชวยในงานวจย 2) การประยกตใชเพอชวยในการจดการพชปลก และ 3) การ

ประยกตใชในเพอชวยในการเรยนการสอนการศกษา ดงสรปไวใน Table 1

Table 1 The different types of model’s applicationUsing crop models in research Integration of research knowledge Integration of knowledge across discipline Improvement in experiment documentation

3536

327

328

329

330

331

332

333

334

335

336

337

338

339

340

341

342

343

344

345

16

Crop genetic improvement Crop management improvement Yield analysis Response to climate variability and change Environmental impact of crop productionUsing crop models as a tool in crop Best management practices Pre-sowing and in-season decision aid for framers Site-specific or precision framing Pre-harvest yield forecastingUsing crop models in education Student education Farmer education

Source: Soltani and Sinclair (2012)ตวอยางการนำาแบบประเมนการเจรญเตบโตของพชมาใชในงานวจย

ดานการเกษตรมมายมากมาย อาท เชน การประเมนความดเดน และ

เสถยรภาพของสายพนธ ซง Banterng et al. (2003, 2006) และ

Suriharn et al. (2008) ศกษาการนำาแบบจำาลอง CSM-Peanut-

Model มาใชประเมนความดเดนและเสถยรภาพของถวลสงสายพนธตางๆใน

หลายสภาพแวดลอม การศกษาปฏกรยาสมพนธระหวางพนธกรรมและสภาพ

แวดลอม โดย Phakamas et al. (2008, 2010) ใชแบบจำาลอง CSM-

Peanut-Model ศกษาการเปลยนแปลงองคประกอบของปฏกรยาสมพนธ

ระหวางพนธกรรมและสภาพแวดลอมและรปแบบการตอบสนองของปฏกรยา

สมพนธระหวางพนธกรรมและสภาพแวดลอม ตลอดจนการประยกตใชแบบ

จำาลองเพอชวยศกษาลกษณะทตรวจวดไดยากอยางรากพช ซง Bingham

and Wu (2011) ไดศกษาการจำาลองสถานการณ นำาหนกแหงราก ความ

ยาวราก และการกระจายตวของราก ของขาวสาลในแบบจำาลอง SPACSYS (

ตวอยางงานวจยยงนอยเกนไป และการยกตวอยางงานวจยขางตนยงไม

สามารถชนำาใหมองเหนภาพไดวา ปญหาของงานวจยแบบดงเดมมขอจำากด

3738

346

347

348

349

350

351

352

353

354

355

356

357

358

359

360

361

17

อะไร และแบบจำาลองสามารถนำาเขามาชวยแกไขปญหาเหลานนไดหรอไม

อยางไร)

ดงนนจะเหนไดวา แบบจำาลองการเจรญเตบโตของพชสามารถนำามาใช

นำามาชวยในการวจยทางการเกษตรไดอยางหลากหลาย การประยกตใชแบบ

จำาลองในเพอสนบสนนการตดสนใจในการวจยจะเปนทางเลอกหนงสำาหรบงาน

วจยในยคปจจบน โดยจะชวยขจดขอจำากดทางการวจยใหนอยลง และจะนำาไปส

การวจยในแงมมทกวางขนไดอยางมประสทธภาพ

เอกส�รอ�งอง

นตยา ผกามาศ. 2553. การประยกตใชแบบจำาลอง CSM-CROPGRO-

Peanut สำาหรบการปรบปรงพนธถวลสง

ในประเทศไทย. วารสารเกษตรพระจอมเกลา. 28 (3): 107-113.

Anothai, J., A. Patanothai, K. Pannangpetch, S. Jogloy, K.J. Boote, and G. Hoogenboom. 2008.

Reduction in data collection for determination of cultivar coefficients for breeding application. Agric. Syst. 96: 195–206.

Banterng, P., A. Patanothai, K. Pannangpetch, S. Jogloy, and G. Hoogenboom. 2003. Applicability of

the CROPGRO-Peanut model in assisting multi-location evaluation of peanut breeding lines. Thai J. Agric. Sci.37:407-418.

Banterng, P., A. Patanothai, K. Pannangpetch, S. Jogloy, and G. Hoogenboom. 2006. Yield stability

ตรวจสอบความถกตองของรปแบบการเขยนเอกสารอางอง ใหตรงตามรปแบบทวารสารกำาหนด โดยดตวอยางท https://ags.kku.ac.th/kaj

ตรวจสอบเอกสารอางองในเนอหาและทายเรองให

3940

362

363

364

365

366

367

368

369

370

371

372

373

374

375

376

377

378

379

380

381

382

383

384

385

386

18

evaluation of peanut breeding lines: A comparison of an experimental versus a simulation approach. Field Crops Res. 96:168–175.

Bingham, I. J., and L. Wu. 2011. Simulation of wheat growth using the 3D root architecture model

SPACSYS: Validation and sensitivity analysis. Europ. J. Agronomy. 34: 181–189.Boote, K.J., J.W. Jones, and G. Hoogenboom. 1998. Simulation of crop growth: CROPGRO Model.

pp. 651–692. In R.M. Peart and R.B. Curry (Eds.) Agricultural systems modeling and simulation. Marcel Dekker, New York.

Forrester, J.W. 1961. Industrial dynamics. MIT Press, Boston.Goudriaan, J., and H.H. van Laar. 1994. Modeling Potential crop growth processes. Kluwer

Academic Press, Dordrecht, the Netherlands. Hoogenboom, G., P.W. Wilkens, and G.Y. Tsuji. 1999. DSSAT v3, Vol. 4. University of Hawaii,

Honolulu, HI.Hunt, L.A. and K.J. Boote. 1998. Data formodel operation, calibration and evaluation,

pp. 9–39. In G.Y. Tsuji, G. Hoogenboom, and P.K. Thornton (Eds.), Understanding Options for Agricultural Production. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, the Netherlands.

IBSNAT (International Benchmark Sites Network for Agrotechnology Transfer Project). 1988.

4142

387

388

389

390

391

392

393

394

395

396

397

398

399

400

401

402

403

404

405

406

407

408

409

410

411

412

413

414

19

Technical report 1. Experimental design and data collection procedure for IBSNAT. The minimum data sets for systems analysis and crop simulation, 3rd (Eds.). University of Hawaii, Honolulu, HI.

Jones, J.W., G.Y. Tsuji, G. Hoogenboom, L.A. Hunt, P.K. Thornton, P.W. Wilkens, D.T. Imamura, W.T.

Bowen, and U. Singh. 1998. Decision support system for agrotechnology transfer: DSSAT v3. pp. 157-177. In G.Y. Tsuji, G. Hoogenboom, and P.K. Thornton (Eds.), Understanding Options for Agricultural Production. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, the Netherlands.

Phakamas, N., A. Patanothai, K. Pannangpetch, S. Jogloy, and G. Hoogenboom. 2008. Dynamic

patterns of components of genotype x environment interaction for pod yield of peanut over multiple years: a simulation approach. Field CropsRes.106:9-21.

Phakamas, N., A. Patanothai, K. Pannangpetch, S. Jogloy, and G. Hoogenboom.2010. Determinatjon

of adaptive responses of peanut genotypes and patterns of genotype x location interaction using the CSM-CROPGRO-Peanut model. lnt. J. of Plant Production. 4 (3):223-234.

Penning de Vries, F.W.T., D.M. Jansen, H.F.M. ten Berge, and A. Bakema. 1989. Simulation of

ecophysiological processes of growth in several annual crops. Centre of Agricultural

4344

415

416

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

427

428

429

430

431

432

433

434

435

436

437

438

439

440

441

442

20

Publishing and Documentation (Pudoc), Wageningen, the Netherland.Soltani, A. and T.R. Sinclair. 2012. Modelling physiology of crop development, growth and yield. CAB

International, British Library, London, UK.Suriharn, B., A. Patanothai, K. Pannangpetch, S. Jogloy, and G. Hoogenboom. 2008. Yield

performance and stability evaluation of peanut breeding lines with the CSM-CROPGRO- Peanut model. Crop Sci. 48: 1365 - 1372.

Willmott, C.J. 1982. Some comments on the evaluation of model performance. Bull. Amer. Meteor.

Soc. 63:1309–1313.

4546

443

444

445

446

447

448

449

450

451

452

453

454

455

456