Калкулатор за Единици на Растежни Градуси | Проследяване Развитието на Културите с ЕРГ

Какво представлява единицата за вегетационна топлина?

Единицата за сумата на ефективните температури (GDU), наричана също градус-дни на растежа (GDD), измерва колко топлина е получила дадена култура през определен ден. Земеделците и агрономите сумират GDU от засаждането през целия сезон, за да предскажат кога културата ще достигне етап като поникване, цъфтеж или узряване. Този калкулатор намира дневната стойност на GDU от максималната и минималната температура за деня и базовата температура на културата.

Самото броене на календарни дни не работи добре, защото хладният и топлият ден ускоряват развитието на растението в различна степен. GDU решава този проблем, като превръща температурата в текущ сбор от натрупаната топлина.

Как се изчисляват единиците за вегетационна топлина

Всяка култура има базова температура: границата, под която развитието ѝ спира. Под тази температура процесите на растеж на растението се забавят почти до нула, така че тези часове не добавят GDU. За царевицата и соята обикновено се използва базова температура от 50°F (10 °C).

Повечето култури имат и практическа горна граница. Над около 86°F (30 °C) допълнителната топлина вече не ускорява развитието и дори може да причини топлинен стрес на растението. Този калкулатор използва модифицирания метод за GDU (наричан понякога „царевичен“ метод или метод на Barger), който ограничава дневния максимум до 86°F (30 °C) и повишава дневния минимум до базовата температура, преди да изчисли средната стойност. Формулата е:

$\text{GDU} = \frac{\text{ограничено } T_{\text{max}} + \text{ограничено } T_{\text{min}}}{2} - T_{\text{основа}}$

При него всяка температура първо се коригира по следния начин:

• Ако температурата е под базовата температура, тя се повишава до базовата температура.
• Ако температурата е над 86°F (30 °C), тя се понижава до 86°F (30 °C).
• В противен случай се оставя без промяна.

Ако резултатът от формулата е отрицателен, калкулаторът отчита 0, тъй като културата не може да губи натрупана топлина. Тъй като минималната температура първо се повишава до базовата, средната стойност не може да падне под базовата температура. Затова тази долна граница се прилага само ако е въведена базова температура над 86°F (30 °C).

Защо температурите първо се коригират

Стъпката с коригирането е по-важна, отколкото изглежда. Без нея много студена нощ може да понижи дневната средна температура под базовата и да доведе до подвеждащ отрицателен или близък до нула резултат, въпреки че през топлите часове на деня растението се е развивало нормално. Ограничаването на максималната температура не позволява на необичайно горещите дни да се отчитат като осигурили повече растеж, отколкото растението действително може да използва. Тъй като и двете корекции се извършват преди изчисляването на средната стойност, резултатът от този калкулатор може да се различава от обикновена, неограничена средна стойност на максималната и минималната температура за деня.

Решен пример

Пример 1: Горещ ден с ограничен максимум

• Максимална температура: 92°F (33,3 °C)
• Минимална температура: 68°F (20 °C)
• Базова температура: 50°F (10 °C)

Максималната температура е над 86°F (30 °C), затова се ограничава: 92°F (33,3 °C) става 86°F (30 °C). Минималната температура, 68°F (20 °C), вече е над базовата, така че не се променя.

$\text{Средна стойност} = \frac{86 + 68}{2} = 77°F$

$\text{GDU} = 77 - 50 = 27.00$

Пример 2: Хладна нощ с повишен минимум

• Максимална температура: 65°F (18,3 °C)
• Минимална температура: 40°F (4,4 °C)
• Базова температура: 50°F (10 °C)

Максималната температура, 65°F (18,3 °C), е между базовата температура и 86°F (30 °C), затова остава непроменена. Минималната температура, 40°F (4,4 °C), е под базовата, затова се повишава до 50°F (10 °C).

$\text{Средна стойност} = \frac{65 + 50}{2} = 57.5°F$

$\text{GDU} = 57.5 - 50 = 7.50$

Пример 3: Проследяване на текущия сбор

Стойностите на GDU се сумират през целия сезон. Таблицата по-долу проследява пет дни при базова температура 50°F (10 °C).

На ден 3 минималната температура от 45°F (7,22 °C) е под базовата и преди изчисляването на средната стойност се повишава до 50°F (10 °C), което дава (70 + 50) / 2 − 50 = 10,00 GDU. Ден 4 се изчислява по същия начин: минималната температура от 40°F (4,4 °C) се повишава до 50°F (10 °C), което дава (65 + 50) / 2 − 50 = 7,50 GDU. След пет дни културата е натрупала 77,50 GDU.

Базови температури по култури

Базовата температура зависи от произхода и биологията на културата. Култура, селектирана за прохладен климат, понася по-ниски температури от култура, селектирана за тропиците.

Това са обичайно използвани стойности по подразбиране според препоръките на селскостопанските консултантски служби. Доставчиците на семена понякога публикуват различна базова температура за конкретен сорт и когато такава стойност е налична, трябва да се използва тя.

За какво се използват единиците за вегетационна топлина

Земеделците използват натрупаните стойности на GDU за няколко практически решения:

• Предсказване на етапите на растеж. Компаниите за семена публикуват приблизителни натрупани стойности на GDU за етапи като поникване, изметляване или узряване, така че производителят да може да прецени кога ще настъпи даден етап, вместо да разчита само на календара.
• Избор на дати за засаждане. Сравняването на общата потребност на даден сорт от GDU с обичайно натрупаните GDU до първата есенна слана показва дали има достатъчен запас за по-късно или по-ранно засаждане.
• Определяне на момента за наблюдение на вредителите. Много насекоми вредители се развиват според собствен график, зависещ от топлината. Консултантските служби публикуват прагове на GDU, при които трябва да започне наблюдението за конкретни вредители.
• Планиране на напояването и прибирането на реколтата. Тъй като чувствителните към водата етапи на растеж, като цъфтежа, настъпват при известни диапазони на GDU, производителите могат да ги предвидят, вместо да реагират постфактум.

История

Идеята за сумиране на температурата с цел предсказване на датите на развитие на растенията датира от 1730-те години, когато френският учен Рене Реомюр предлага общата стойност на дневните температури над определен праг да се използва за прогнозиране кога растението ще достигне даден етап. През следващите два века изследователите усъвършенстват концепцията, като въвеждат базови температури, специфични за отделните култури. Методът на топлинните единици за царевица, използван от много съвременни калкулатори, включително модифицирания метод с горна температурна граница, води началото си от статия от 1958 г. на E. C. Gilmore и J. S. Rogers, в която узряването на царевицата е измерено чрез натрупаните топлинни единици.

Често задавани въпроси

Единицата за вегетационна топлина същото ли е като вегетационен ден-градус? Да. GDU и GDD се отнасят до едно и също измерване. В различните региони и организации се предпочита единият или другият термин, но изчислението е идентично.

Защо този калкулатор ограничава максималната температура до 86°F (30 °C)? Над приблизително 86°F (30 °C) повечето култури престават да извличат полза за развитието си от допълнителната топлина и вместо това могат да изпитат топлинен стрес. Ограничаването на максималната температура не позволява един много горещ ден да завиши приноса на този ден към растежа на растението.

Защо резултатът ми се различава от простата средна стойност на максималната и минималната температура? Този калкулатор коригира всяка температура към базовата температура и границата от 86°F (30 °C), преди да изчисли средната стойност. Студена нощ под базовата температура се повишава до базовата температура, а горещ ден над 86°F (30 °C) се понижава до 86°F (30 °C). Обикновената средна стойност на действителните максимална и минимална температура няма да съвпадне с резултата на този калкулатор, когато някоя температура е извън този диапазон.

Каква базова температура трябва да използвам? Използвайте 50°F (10 °C) за царевица, соя и сорго; 32°F (0 °C) за пшеница; и 60°F (16 °C) за памук, освен ако доставчикът на семена не е посочил различна стойност за конкретен сорт.

Как да проследявам GDU през целия сезон? Изчислявайте дневната GDU за всеки ден, започвайки от засаждането или поникването, след което добавяйте стойността за всеки ден към текущия сбор. Сравнявайте сбора с публикуваните изисквания за GDU за интересуващия ви етап на растеж.

Може ли GDU да предскаже точно прибирането на реколтата? Не. Той значително стеснява вероятния период в сравнение с броенето на календарни дни, но сушата, наводненията, хранителният стрес и различията между сортовете могат да изместят действителната дата.

Източници

1. Gilmore, E. C. и J. S. Rogers. „Топлинните единици като метод за измерване на узряването на царевицата.“ Agronomy Journal, том 50, бр. 10, 1958, с. 611–615.
2. McMaster, G. S. и W. W. Wilhelm. „Вегетационни дни-градуси: едно уравнение, две интерпретации.“ Agricultural and Forest Meteorology, том 87, бр. 4, 1997, с. 291–300.
3. Baskerville, G. L. и P. Emin. „Бързо изчисляване на натрупването на топлина от максималните и минималните температури.“ Ecology, том 50, бр. 3, 1969, с. 514–517.