Modellen Daisy fylder 25 år med nyt om ormehuller – Københavns Universitet

Institut for Plante- og Miljøvidenskab > Nyheder > Modellen Daisy fylder ...

07. juli 2015

Modellen Daisy fylder 25 år med nyt om ormehuller

Daisy

Når der skal laves nationale vandplaner og regnes på kvælstofudvaskning fra landbruget, spørges computermodellen Daisy gerne til råds. Hun kan nemlig simulere alle de komplekse processer, der foregår i en mark. Professor Søren Hansen og professor Merete Styczen fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet har stået bag modellen siden den blev taget i brug i 1990.

Modellen blev døbt Daisy efter Søren Hansens plasticpotteplante, der kunne synge den gamle sang med samme navn.

”Det hele startede, da der blev fundet nogle døde hummere i 80’erne, for så kom der debat om kvælstofudledningen fra landbruget til vandmiljøet, og vi fik penge til at lave en model over det. I 1990 havde vi så Daisy, der virkede,” fortæller Søren Hansen, der altså har været med helt fra starten og er professor ved Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet.

Merete Styczen, der dengang var ansat på DHI og nu også er professor ved Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet, var en af de første til at anvende modellen i NPo-projektet i 1990.

”Daisy beskriver, hvad der foregår i en mark både over og under jorden, og man kan bruge hende til at regne på, hvad der sker med jord og planter – blandt andet i forhold til fotosyntese, organisk materiale, vand, energi, kulstof, kvælstof og pesticider. Vi har løbende udviklet Daisy med nye processer, og de seneste år har vi eksempelvis kigget meget på ormehuller, og hvordan de fungerer som nedløbsrør i jorden,” forklarer Merete Styczen.

Ormehullerne er afgørende

Ormehullerne er en særlig vigtig transportvej for stoffer, der ellers ville sorberes eller filtreres fra i jorden. Det gælder for eksempel stoffer og bakterier i husdyrgødning samt sorberende pesticider, der kan flytte sig sammen med de partikler, de sidder på.

”Ormehullerne kan være med til at føre de stærkt sorberende pesticider, der ellers ville blive filtreret fra i jorden, meget længere ned. Ormehullerne kan gå flere meter ned i jorden og i hvert fald sagtens føre pesticiderne ned til drænene,” fortæller Merete Styczen.

Vigtigheden af ormehuller som transportvej er afhængig af, hvor tit de aktiveres, og det er afhængigt af en række faktorer, som blandt andet jordtekstur og jordbehandlingsmetoder.

”Dårlig infiltration i jorden fører til, at ormehullerne hyppigere aktiveres, for det sker, når jorden omkring nærmer sig vandmætning. Det gør den, hvis jordens infiltrationsevne er lille, eller hvis det regner med høj intensitet – eller en kombination af de to,” siger Merete Styczen.

Hun forklarer, at der ikke er stabile ormehuller i meget sandede jorde, men at de ikke kan undgås i andre jorde. Hvis man pløjer, ødelægger man den øvre del af ormehullerne i en periode. Man kan også forsøge at holde infiltrationsevnen i jorden oppe ved at undgå pakningsskader på jorden, ved at sikre et vist indhold af organisk stof i jorden og ved at beskytte jordoverfladen med vegetation.

Og så er der også et simpelt råd. 

”Vi kan se, at jorden er meget kompakt i kørespor, og at vi her let får aktiveret nærliggende makroporer, og da vi ved, at der er direkte kontakt fra overfladen til dræn, så bør man køre mindst muligt hen over drænene for at få så lille pakning som mulig her.”

Masser af data og muligheder

I forbindelse med de enkelte modelleringer skal man blandt andet give Daisy input om vejret, landbrugspraksis og jordkvaliteten. Og modellen beregner så eksempelvis udbytter, udsivningen af kvælstof på timebasis og mængden af kulstof i jorden over årtier.

Modellen er eksempelvis blevet brugt i forbindelse med udvikling af vandmiljøplaner, beregninger af hvad der kommer gennem jordlagene ned til grundvandet af nitrat og senest en undersøgelse af hvilken betydning tidlig såning af vintersæd har for kvælstofudledningen.

”Man kan også bruge Daisy som en kontrolfunktion, for hun kan for eksempel simulere en potentiel plantevækst ud fra de parametre, hun kender. Så hvis udbyttet er lavere, end Daisy har forudsagt, er der nok noget galt. Det kan være, at der er problemer med insekter, eller at der er mangel på et næringsstof,” forklarer Merete Styczen.

Computerkraft åbner for flere faktorer

Og der er nok af data at holde styr på for Daisy.

”Alle de mange komplekse processer, der er i en mark, prøver vi at beskrive med matematik og putte ind i en computer. Lige nu består Daisy af omkring 200.000 linjers kode i C++, og vi har et bibliotek af grundparametre, som vi kalibrerer løbende, og så tager Daisy dem i brug alt efter hvor detaljerede beskrivelser brugeren indtaster,” fortæller Søren Hansen og fortsætter:

”Vi har indtil videre været gennem mere end 500 versioner af Daisy, for der er løbende mange smårettelser samtidig med at vi bliver klogere og tingene ændrer sig. For eksempel har det betydning, når landbruget ændrer på deres praksis – jordstrukturen afgøres af jordbehandlingen, gødningsniveauet har betydning for mængden af organisk stof i jorden, anderledes sorter betyder andre vækstsæsoner og så videre.”

Der er også sket en stor teknologisk forandring, siden Daisy kom til verden i 1990.

”I forhold til computerkraft var det en helt anden verden for 25 år siden. Tidligere havde vi meget store begrænsninger, og jeg var for eksempel meget udfordret, da jeg ville regne på frostens betydning, da jeg ikke havde computerram nok. Det ville også have været umuligt at regne på vandet, der løber i ormegangene. Nu kan vi lave meget mere præcise beregninger,” siger Søren Hansen og suppleres af Merete Styczen:

”Men det går ikke nødvendigvis hurtigere med at lave beregninger i Daisy i dag, for vi forfiner bare vores model hver gang vi får mere computerkraft. Vi kan sagtens finde på nogle mere komplicerede parametre at tilføje.”

Global succes

Daisy har især i 90’erne været valideret i en række international komparative tests, og har altid vist sig som en af de bedste inden for sit felt. Alle kan få adgang til Daisy online, og Daisy blev for eksempel downloadet mere end 4000 gange i 2013, og kun 15 % var fra Danmark. USA, Tyskland og Kina figurerer som de næste lande i statistikken. 

”Vi har undervist folk fra mange steder i verden i at bruge Daisy, og det er en fantastisk tilfredsstillelse, når man hører, at folk har gjort vores model til kernen i deres arbejde,” fortæller Merete Styczen.

Der er heller ingen planer om, at Daisy skal på pension.

”I fremtiden vil det regne mere end dengang, man lagde dræn i de danske marker, så hun skal også kunne fortælle, hvad der sker, hvis der kommer oversvømmelser om vinteren, og rødderne rådner. Problemet med udvaskning af kvælstof er jo heller ikke blevet løst endnu, så arbejdet med Daisy fortsætter.”