CRootBox: A structural-functional modelling framework for root systems
CRootBox: A structural-functional modelling framework for root systems
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CRootBox：根系统的结构功能建模框架
DOI：
10.1101/139980
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发表时间：
--
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Vereecken
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Schnepf;Leitner;Morandage;Zoerner;Vanderborght;Vereecken
背景和目的根构型的发展决定了土壤中根系提供碳输入和吸收水和溶质的位置。然而，根构型是很难确定实验时，生长在不透明的土壤。因此，根构型模型得到了广泛的应用，并进一步发展成为功能结构模型，模拟土壤-根系系统中的水分和溶质的命运。这里提出的根结构模型CRootBox是一个灵活的框架来模拟根结构及其与静态和动态土壤environments.MethodsCRootBox的相互作用是一个基于C++的根结构模型与Python绑定，使CRootBox可以包括通过共享库到任何Python代码。输出格式包括VTP、DGF、RSML和包含根节点坐标的纯文本文件。此外，还建立了已公布的根系构型参数数据库。CRootBox的能力，为无限制的单根系统的生长，以及不同的参数集，突出显示在一个免费提供的web application.Key resultsThe能力的证明，通过五个不同的情况：（1）自由生长的单个根系，（2）生长的根系在容器中作为一种方式来模拟实验设置，（3）现场规模的模拟，（4）根的生长。（4）根系生长受非均质静态土壤条件的影响;（5）将CRootBox与Soil physics with Pythonto中的代码耦合，动态计算土壤中的水流量、根系吸水量和根系内部的水流量。其目的是促进模拟根系对环境条件的反应以及根系对土壤的影响。未来，这种方法将扩展到工厂的地上部分。
Background and AimsRoot architecture development determines the sites in soil where roots provide input of carbon and take up water and solutes. However, root architecture is difficult to determine experimentally when grown in opaque soil. Thus, root architecture models have been widely used and been further developed into functional–structural models that simulate the fate of water and solutes in the soil–root system. The root architecture model CRootBox presented here is a flexible framework to model root architecture and its interactions with static and dynamic soil environments.MethodsCRootBox is a C++-based root architecture model with Python binding, so that CRootBox can be included via a shared library into any Python code. Output formats include VTP, DGF, RSML and a plain text file containing coordinates of root nodes. Furthermore, a database of published root architecture parameters was created. The capabilities of CRootBox for the unconfined growth of single root systems, as well as the different parameter sets, are highlighted in a freely available web application.Key resultsThe capabilities of CRootBox are demonstrated through five different cases: (1) free growth of individual root systems; (2) growth of root systems in containers as a way to mimic experimental setups; (3) field-scale simulation; (4) root growth as affected by heterogeneous, static soil conditions; and (5) coupling CRootBox with code from the bookSoil physics with Pythonto dynamically compute water flow in soil, root water uptake and water flow inside roots.ConclusionsCRootBox is a fast and flexible functional–structural root model that is based on state-of-the-art computational science methods. Its aim is to facilitate modelling of root responses to environmental conditions as well as the impact of roots on soil. In the future, this approach will be extended to the above-ground part of the plant.
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影响因子：
56.9
作者：
通讯作者：
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DOI：
10.1201/9781351072564-12
发表时间：
2019-07
期刊：
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作者：
I. Murfet
通讯作者：
I. Murfet
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