디지털 농업: 밀 작물 모형을 이용한 의사 결정 v2

Written by Seungwon Seok
on August 16, 2023

디지털 농업: 밀 작물 모형을 이용한 의사 결정 v2

작물모형을 이용한 의사 결정을 위해 과거 40년 기상자료를 토대로 APSIM 결과 분석

모델링 - 지난 글

모델링 포스트

North Dakota Wheat growth Stage

레퍼런스를 참고하던 중 작기 중 최고온도가 32°C를 초과하지 않는 경우는 base temperature를 0으로 설정해야한다는 점을 알게되었다.(참고문헌) 지금까지 참고한 레퍼런스 (참고문헌)의 경우 base temperature를 4.4°C (40°F 였다..)로 설정하였다.
North Dakota Wheat growth Stage는 기존의 stage (Tillering, Stem Extention, Heading, Ripening) 보다 조금 더 세분화되었다. (Sowing, Tiller & Extention, Heading, Ripening, Harvest)

def ndawn_stage(row):
    if row['GDD_ndawn'] >= 0 and row['GDD_ndawn'] < 538:
        return 'Sowing'
    elif row['GDD_ndawn'] >= 538 and row['GDD_ndawn'] < 967:
        return 'Tillering'
    elif row['GDD_ndawn'] >= 967 and row['GDD_ndawn'] < 1255:
        return 'Booting'
    elif row['GDD_ndawn'] >= 1255 and row['GDD_ndawn'] < 1539:
        return 'Heading'
    elif row['GDD_ndawn'] >= 1539 and row['GDD_ndawn'] < 2000:
        return 'Ripening'
    elif row['GDD_ndawn'] >= 2000:
        return 'Harvest'

dashboard_v2 2023-06-10 Yield

dashboard_v2 2022-03-01 Yield

North Dakota Wheat growth Stage는 Sowing (파종), Tillering (분얼기), Booting (신장기), Heading (출수 및 개화기), Ripening (등숙기), Harvest (수확)로 나뉜다.

광량 및 평균 온도

dashboard_rain_sws Soil Water Content

dashboard_rain_toplow_v2 Cumilative Precipitation

thermal_radn Radiation

thermal_tavg_v2 Average Temperature

광량과 평균 온도의 경우 Stage를 바꾸어 보았음에도 유의미한 차이를 보이지는 않았다.

강수량 및 토양 수분 분석

Box Plot 밒 ANOVA test 수행

thermal_rain3_v2 Precipitaion

thermal_soil_v2 Soil Water Content

강수량의 Stage별 ANOVA 분석

                                                               coef    std err          t      P>|t|      [0.025      0.975]
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Intercept                                          16.2768      3.583      4.543      0.000       9.252      23.302
C(yield_rank)[T.top5]:C(ndawn_stage)[Booting]      20.2919      5.067      4.005      0.000      10.357      30.227
C(yield_rank)[T.top5]:C(ndawn_stage)[Harvest]      16.1833      7.733      2.093      0.036       1.019      31.348
C(yield_rank)[T.top5]:C(ndawn_stage)[Heading]      29.3973      5.619      5.232      0.000      18.379      40.415
C(yield_rank)[T.top5]:C(ndawn_stage)[Ripening]    -11.5366      4.829     -2.389      0.017     -21.005      -2.068
C(yield_rank)[T.top5]:C(ndawn_stage)[Sowing]     3.593e-14      2.075   1.73e-14      1.000      -4.070       4.070
C(yield_rank)[T.top5]:C(ndawn_stage)[Tillering]    20.2418      2.868      7.058      0.000      14.618      25.865
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토양 수분의 Stage별 ANOVA 분석

                                                               coef    std err          t      P>|t|      [0.025      0.975]
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Intercept                                           0.2574      0.007     35.858      0.000       0.243       0.271
C(yield_rank)[T.top5]:C(ndawn_stage)[Booting]       0.1111      0.010     10.939      0.000       0.091       0.131
C(yield_rank)[T.top5]:C(ndawn_stage)[Harvest]       0.0039      0.015      0.254      0.799      -0.026       0.034
C(yield_rank)[T.top5]:C(ndawn_stage)[Heading]       0.1093      0.011      9.710      0.000       0.087       0.131
C(yield_rank)[T.top5]:C(ndawn_stage)[Ripening]      0.0165      0.010      1.709      0.088      -0.002       0.036
C(yield_rank)[T.top5]:C(ndawn_stage)[Sowing]     2.109e-15      0.004   5.07e-13      1.000      -0.008       0.008
C(yield_rank)[T.top5]:C(ndawn_stage)[Tillering]     0.0427      0.006      7.423      0.000       0.031       0.054
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강수량의 경우 Sowing (파종)를 제외하고 통계적으로 유의하였으며, top5가 low5보다 강수량의 평균이 높았다.
토양 수분 함량의 경우 Sowing (파종), Harvest (수확기)를 제외하고 통계적으로 유의하였으며, top5가 low5 보다 수분함량의 평균이 높았다.
“출수 후 등숙 기간에 있어서 기온 교차가 크고 강수량이 적은 것은 천립중의 증가에 영향을 주어 곡립을 충실하게 한다.” - 길잡이 70p
“밀재배기간 중 가뭄에 의한 감수를 피하기 위하여 관수를 할 경우가 있는데, 강우량이 적은 3월부터 5월까지 밀 생육 시기에 따른 관수 효과는 이삭 밸 때(수잉기)부터 이삭 팰때(출수기)에 관수하면 16% 정도 증수한다.” - 길잡이 152p
“벼에 있어서 등숙기는 뿌리의 활력이 급격히 감소되는 시기 이므로 계획적인 관개 조절은 벼 생육에도 도움이 되고 밀 파종에도 반드시 필요한 작업이다.” - 길잡이 107p

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