handleiding-projecttomsim-dl2

Handleiding
project
TomSim
deel 2 Bouwen van een powersim-model
simulatietomaat.doc
1
In de hulpprogrammas's van TomSim vind je o.a. het gedeelte "Hints".Daarin staat de
volgende tekst:
Op basis van fotosynthese, ademhaling en verdeling van assimilaten binnen de
plant wordt de opbrengst (kg) van tomaten voorspeld. De balans tussen
fotosynthese en 'vraag naar fotosyntheseprodukten' (sinksterkte) in een plant,
bepaalt het aantal vruchten per tros. Veel bloemabortie zal optreden wanneer de
fotosynthese t.o.v. de sinksterkte laag is (bv. bij laag licht gecombineerd met een
hoge temperatuur). Beïnvloedende factoren zijn: licht, temperatuur en
koolzuurconcentratie (CO2).
Licht:
Meer licht betekent een hogere fotosynthese en daardoor meer groei en productie.
Temperatuur:
De temperatuur heeft binnen vrij ruime grenzen (15-25°C) weinig invloed op de
fotosynthese. Temperaturen buiten dit traject verlagen de fotosynthese. Een hogere
temperatuur doet de ademhaling toenemen. Temperatuur heeft vooral invloed op de
ontwikkelingsprocessen. Een hogere temperatuur verhoogt de bloeisnelheid (na
een week meer nieuwe trossen aan de plant) en versnelt het afrijpen van de
vruchten. Een kortere groeiduur voor een vrucht betekent echter tevens een lager
vruchtgewicht. Bij een jong gewas (kleine planten) betekent een hogere
temperatuur ook een snellere toename van de lichtonderschepping door de plant
(hogere bladafsplitsingssnelheid en dunnere bladeren met een groter
bladoppervlak).
CO2:
Een hogere koolzuurconcentratie betekent een hogere fotosynthese en daardoor
meer groei en productie. Boven een concentratie van 3x de buitenwaarde, die ca.
340 ppm (ppm = parts per million) bedraagt, heeft CO2 vrijwel geen invloed meer
op de fotosynthese (verzadigingsniveau is bereikt).
Je gaat nu proberen zelf een powersimmodel te maken dat de bovenstaande theorie over
wat er in de tomatenplant gebeurt tot uitdrukking brengt.
Centraal in deze theorie over de groei van tomaten staat de hoeveelheid beschikbare
fotosynthese-producten (assimilaten).
Vanuit de bron (source), d.w.z. de fotosynthese in de bladeren worden de organische stoffen
getransporteerd door de hele plant.
Organen en processen, die organische stoffen verbruiken, de zgn. sinks, halen deze stoffen
weer uit de sapstroom. Eén van deze sinks zijn de groeiende vruchten. De vruchten kunnen
alleen gevormd worden en groeien als de sterkte van de andere sinks in de plant niet te groot
is.
De belangrijkste andere sinks zijn :
- de groei van andere delen van de plant, vnl.wortels, stengels en bladeren, die daarvoor
organische stoffen als bouwstoffen nodig hebben.
- de dissimilatie, die in alle delen van de plant plaats vindt en organische stoffen als brandstof
nodig heeft.
Het zal duidelijk zijn dat de stroommodellen van powersim, die je hebt leren toepassen bij het
experiment ,waarbij water uit een trechter met zand in een maatcilinder liep, heel geschikt zijn
om de bovenstaande theorie om te zetten in een simulatiemodel.
Je gaat nu zelf (met z'n tweeën) een powersimmodel ontwerpen dat bovenstaande theorie in
beeld brengt.
1 Centraal in je model moet natuurlijk als voorraadgrootheid " organische stoffen" worden
geplaatst.
2 Andere voorraadgrootheden zijn de (massa van de) vruchten en de massa van
stengels+bladeren.
simulatietomaat.doc
2
3 De voorraadgrootheid " organische stoffen" wordt gevuld door de fotosynthese.
Dit gebeurt in het model vanuit het "niets".(water,CO2 en licht komen immers ook van buiten
de plant). In powersim kun je vauit het "niets" een stroompijl naar een voorraadgrootheid
trekken, Powersim stelt het "niets" dan voor als een wolkje.
4 De dissimilatie laat stoffen uit de voorraad op vergelijkbare wijze verdwijnen in het
niets(stroompijl eindigt in wolkje).
5 Uit de "hints" (zie tekstvak hierboven) zal je duidelijk zijn dat temperatuur een belangrijke
constante in je model moet zijn.
Deze temperatuur moet invloed hebben op -dissimilatie
-groei van vruchten
-groei van bladeren en stengels
Volgens de "hints" heeft temperatuur binnen vrij ruime grenzen (15-25°C) weinig invloed op
de fotosynthese. Het is daarom beter geen relatiepijl aan te brengen tussen temperatuur en
fotosynthese. Dat maakt het instellen van het model met behulp van formules een stuk
eenvoudiger. Het betekent wel dat je model niet "gerund" moet worden bij temperaturen
onder de 15 of boven de 30 graden.
6 Een andere constante moet zijn de concentratie CO2.
7 De fotosynthese wordt beïnvloed door de concentratie CO2.
8 De fotosynthese wordt ook beïnvloed door de oppervlakte van de bladeren. De oppervlakte
van de bladeren hangt samen met de massa van de bladeren (en stengels).
In je model kun je voor de bladoppervlakte een hulpgrootheid ("auxiliary") invoeren
Ruwweg is het zo dat als de massa (en dus de inhoud) van de bladeren met een derde macht
toeneemt (cm3),de oppervlakte met een tweede macht (cm2) toeneemt.
Om het eenvoudig te houden kun je de oppervlakte van het blad rekenen als de
(vierkants)wortel uit de bladmassa. Powersim kent daavoor de formule SQRT(X)
SQRT = square root) ; X is de grootheid waaruit de wortel wordt getrokken.
Als je je model in elkaar hebt gezet , laat het dan eerst even controleren door je docent,
alvorens je alle benodigde formules erin gaat zetten.
Als je problemen hebt met het bouwen van het model kun je eventueel een voorbeeldmodel
krijgen via je docent.
Als je model op hoofdlijnen is gecontroleerd ga je formules, grootheden en constanten
zodanig invullen en instellen, dat in ieder geval de trend die je in TomSim hebt gemeten voor
de invloed van de temperatuur op de totale productie van tomaten in het resultaat van je
simulaties terugziet.
Een functie die erg bruikbaar kan zijn in dit verband is de IF functie.
De notatie gaat zo:IF(voorwaarde, wat als waar,wat als niet waar)
simulatietomaat.doc
3
Als je bv wilt aangeven dat de uitstroom van water uit een trechter gelijk is aan
water_in_trechter*doorlaatbaarheid, maar dat dit alleen geldt als de hoeveelheid water in de
trechter groter is dan 5(ml) en dat anders de uitstroom 0 is, dan noteer je dat zo:
IF(water_in_trechter>5, water_in_trechter*doorlaatbaarheid,0)
de voorwaarde is: als water_in_trechter groter is dan 5 (ml)
na de eerste komma staat wat er moet gebeuren als aan de voorwaarde is voldaan(waar),in dit
voorbeeld dus: water_in_trechter keer doorlaatbaarheid
na de tweede komma staat wat er gebeurt als niet aan de voorwaarde is voldaan(onwaar),
in dit geval voorbeeld dus: uitstroom = 0
Als je een functie gebruikt kun je altijd hulp oproepen met de toets F1.
Nadere bijzonderheden over functies in Powersim kun je vinden in de " Basishandleiding
Powersim"
Deze is op school beschikbaar. Je kunt zowel Powersim als de basishandleiding downloaden
via: www.cdbeta.uu.nl/vo/modelleren
Als je met z'n tweeën een goed werkend model hebt ontworpen, stuur het dan per email naar
je docent ter verificatie.
Je kunt via de docent ook een model krijgen, dat werkt als je de constanten de juiste waarden
geeft. Maar zelf construeren is leuker!
Veel succes.
simulatietomaat.doc
4