软件X 22（2023）101336软件更新版本1.1.0-pyfao 56：FAO-56蒸散量Python作者：Josh Brekela，Kelly R.放大图片创作者：Kendall C.放大图片作者：Thomas J.鳟鱼aa美国农业部-农业研究所，水管理和系统研究股，2150 Centre Ave，Bldg. D街320，Fort Collins，CO 80526，美国b美国农业部-农业研究所，旱地农业研究中心，21881 N Cardon Ln.，美利坚合众国，亚利桑那州，马奎拉，邮编85138ar t i cl e i nf o文章历史记录：接收日期：2023年2023年2月3日接受保留字：作物系数精准农业土壤水管理a b st ra ctpyfao 56软件包是灌溉和排水论文No.联合国粮食及农业组织第56号决议，通常称为粮农组织第56号决议。此更新改进了pyfao56，(1)修正了与天气数据可用性测试相关的主要错误，（2）扩展了参考ET计算的选项，包括每小时的估计，（3）增加了指定剖面深度可变土壤特性的功能，（4）包括考虑动态和最大根区土壤水分消耗的可选水平衡增强，以及（5）启用恒定的或可变的消耗分数（P）。这些更新增加了软件的多功能性并扩展了使用选项，同时还保留了原始软件设计的核心功能由爱思唯尔公司出版这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）中找到。代码元数据当前代码版本v1.1.0用于此代码版本的代码/存储库的永久链接https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX-D-23-00060可复制胶囊的永久链接N/A法律代码许可证Creative Commons Zero（CC0）使用git的代码版本控制系统软件代码语言、工具和服务使用Python编译要求、运行环境和依赖Python：charset-normalizer-2.0.12，idna-3.3，numpy-1.21.6，pandas-1.3.5，python-dateutil-2.8.2，pytz2022.1，requests-2.28.0，six-1.16.0，urllib3-1.26.9如果可用，请链接到开发人员文档/手册https://github.com/kthorp/pyfao56/blob/main/README.md问题支持电子邮件kelly. usda.gov1. 介绍pyfao 56软件包[1]是ASCE标准参考蒸散（ET）方程[2]和FAO-56双作物系数方法[3]的基于Python的实现。正如在原始软件配置中所讨论的那样[1]，pyfao 56最初被认为是美国农业部农业研究所（USDA-ARS）科学家在亚利桑那州马里亚的马里亚农业中心pyfao 56的最初表述是基于对著名ET文本中描述的方法的相当严格的解释[2，3]，并且实现倾向于原文DOI：https://doi.org/10.1016/j.softx.2022.101208。*通讯作者。电子邮件地址：josh.brekel@ usda.gov（Josh Brekel），kelly.usda.gov（Kelly R.Thorp），kendall. usda.gov（Kendall C.DeJonge），托马斯·特劳特@ usda.gov（托马斯·J。鳟鱼）。https://doi.org/10.1016/j.softx.2023.101336Mariera的科学家通常使用这些方法的特定方式。自最初发布以来，在科罗拉多州格里利的USDA-ARS有限灌溉研究农场（LIRF）进行实地研究的科学家试图将类似但细微差别的方法用于ASCE [2]和FAO-56 [3]方法中。由此产生的更新促进了软件的更强大和更通用的实现，包括FAO-56中未明确描述的几个新颖和可选功能[3]。本文描述了这些新特性，这些新特性现在在pyfao56 1.1.0版中可用。2. 新功能2.1. NaN错误修复pyfao56源代码执行条件检查，以确定某些天气输入变量是否不是数字2352-7110/Elsevier B. V.这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表SoftwareX期刊主页：www.elsevier.com/locate/softx作者：Josh Brekel作者：Kendall C.DeJonge等人软件X 22（2023）1013362=(NaN)，这意味着该变量的数据不可用。然而，在pyfao56 1.0.9版和更早版本中，条件检查在语法上是不正确的，当用户未能提供某些输入变量（例如，ETref）。为了修复这个bug，pyfao56现在利用2.2. 参考ET算法最近的软件更新包括与参考ET（ETref）计算相关的三项变更。首先，将上限作物系数（Kcmax）计算扩展到考虑短作物（即，草或ETO）和高作物（即，苜蓿或ETr）参考表面，如FAO-56 [3]中所述。其次，测量的蒸汽压被添加为天气输入变量，这增加了ASCE方法[2]中描述的计算ETref的灵活性。第三，增加了一个算法，用于计算每小时ETref，遵循ASCE方法[2]中描述的方法。 作为直接计算每日ETref的替代方案，可以对每小时ETref求和以提供模型所需的每日ETref值。pyfao 56和Ref-ET软件[4]的每小时ETref比较表明，ETo和ETr的均方根偏差（RMSD）分别为0.007和0.011 mm h−1，而从每小时数据中对每日ETref和的相应比较表明，ETo和ETr的RMSD分别为0.05和0.08 mm d−1。这些比较基于2017年1月2日至2021年12月31日的五年LIRF天气数据2.3. 分层土层的考虑FAO-56 [3]不切实际地代表了整个根区具有均匀土壤性质的土壤剖面。为了解决这一限制，pyfao 56现在包含了SoilProfile的主要 属 性 （ “sdata” ） 是 一 个 Pandas DataFrame 对 象 ， 有 三 列（“thetaFC”、“thetaWP”、“theta0”），每个土壤层的底部深度（cm）用于行索引。将SoilProfile类对象传递给pyfao 56 Model类对象时，pyfao 56模型将模拟分层土壤剖面;否则，它将根据Parameters类中的thetaFC、thetaWP和theta 0数据模拟均匀的单层土壤2.4. 增强的土壤水分损耗计算FAO-56 [3]方法没有考虑到动态根区以下的水因此，任何水浸出根区以下是不可回收的，即使随后的根深度增加。为了解决这一限制，pyfao56现在可以选择计算三种不同土壤段的土壤水分消耗（1）在作物的活跃根区（D r）内的消耗，（2）从表面到最大假定生根深度（D rmax）的当作物根系达到其最大深度时，作物活跃根区的消耗即Drmax-Dr0。这种新的水平衡方法扩展了FAO-56 [3]，在评估土壤水分消耗和做出灌溉决策时考虑了未来的根系生长潜力。它还允许活跃根区以下的水蒸发，以便在根扩展时为植物所用。由于增强的水平衡方法与分层土壤层的使用相关联（第2.3节），因此两种方法都可以通过在SoilProfile类中使用分层土壤剖面信息初始化Model类来实现。除此之外，采用最初的FAO-56 [3]水平衡方法2.5. 恒定贫化分数FAO-56 [3]中的公式83表明，可用水总量（TAW）乘以消耗分数（p）可计算出易利用水（RAW）。FAO-56指出，p是大气蒸发力的函数，并提供了一个根据模拟的每日作物蒸散量（ETc）对其进行调整的方程，但FAO-56还指出，通常假定p为常数此外，FAO-56附件8建议使用与管理允许消耗（MAD）相当的常量p虽然pyfao56的先前版本假设变量p基于ETc，但pyfao56现在允许使用在Model类初始化时，通过可选的“cons_p”布尔参数来指定常量p通过将'默认情况下，3. 结论pyfao 56的目的是使用现代Python编程语言和git/Github版本控制方法，使标准化的ET和水平衡方法[2，3，5]可供更广泛的受众使用pyfao56 1.1.0版更新提供了一个协作软件开发的例子，它结合了另一个灌溉研究小组的细致入微的方法，同时还保留了原始的软件功能，使软件总体上更加健壮和通用。因此，开发人员欢迎更多的合作和贡献，以进一步开发和测试广泛的农业应用软件。信用作者身份贡献JoshBrekel：领导了新的编程和故障排除模块，手稿的写作。 凯利河 索普：创始人的软件，导致了新功能与以前的代码的集成肯德尔角DeJonge：领导和协调工作，将新功能概念化并集成到pyfao 56中，撰写手稿。Thomas J. Trout：最初构思了本文所述的FAO-56的许多新改编，并担任手稿撰写工作的顾问竞合利益作者声明以下经济利益/个人关系可能被视为潜在的竞争利益：Kelly Thorp报告说，国家粮食和农业研究所提供了财政支持。凯利·索普报道说，棉花公司提供了财政支持。数据可用性数据将根据要求提供。致谢作者感谢许多科学家将他们的职业生涯用于开发和演示FAO-56方法及其随后的标准化，这将继续推动全球ET估计和灌溉调度技术的发展。作者：Josh Brekel作者：Kendall C.DeJonge等人软件X 22（2023）1013363引用[1] 索普湾pyfao 56：Python中的FAO-56蒸散量。SoftwareX 2022;19：101208，可用在SSRN：http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4067132。[2] 参考蒸散量标准化ASCE任务委员会，Walter IA，Allen RG，Elliot R，ItenfisuD， Brown P，Jensen ME ，et al. A S C E 标准化参考蒸散方程。Reston ，VA：美国土木工程师协会环境和水资源研究所，2005年。[3]Allen RG，Pereira LS，Raes D，Smith M.作物蒸散：作物需水量计算指南。粮农组织灌溉和排水文件第56号，罗马，意大利：联合国粮食及农业组织;1998年。[4]艾伦RG。参考-ET：参考蒸发蒸腾量标准化计算器，版本3.1.16。莫斯科，ID：爱达荷大学;2012年。[5]ASCE手册70修订工作委员会，Jensen ME，Allen RG，How-ell TA，MartinDL，Snyder R，Walter IA。蒸发、蒸散和灌溉用水需求。ASCE工程实践手册和 报 告 第 70 号 ， 第 二 版 。 Reston ， VA ： American Society of CivilEngineers;2016.
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