Vækstgradsenheder Beregner | Følg Afgrødeudvikling med GDU

Hvad er en vækstenhedsgrad?

En vækstgradenhed (GDU), også kaldet et vækstgraddøgn (GDD), er et mål for, hvor meget varme en afgrøde har modtaget på en given dag. Landmænd og agronomer lægger GDU'er sammen fra såningen gennem sæsonen for at forudsige, hvornår en afgrøde når et stadie som fremspiring, blomstring eller modning. Denne beregner finder den daglige GDU-værdi ud fra dagens højeste temperatur, laveste temperatur og afgrødens basistemperatur.

Det fungerer ikke godt kun at tælle kalenderdage, fordi en kølig dag og en varm dag driver en plante fremad i forskelligt omfang. GDU løser dette ved at omdanne temperatur til en løbende sum af akkumuleret varme.

Sådan beregnes vækstenhedsgrader

Alle afgrøder har en basistemperatur: det punkt, under hvilket den holder op med at udvikle sig. Under denne temperatur går plantens vækstprocesser næsten i stå, så disse timer bidrager ikke med nogen GDU. For majs og sojabønner bruges almindeligvis en basistemperatur på 50°F (10 °C).

De fleste afgrøder har også en praktisk øvre grænse. Over cirka 86°F (30 °C) fremskynder ekstra varme ikke længere udviklingen og kan endda stresse planten. Denne beregner bruger den modificerede GDU-metode (sommetider kaldet "majsmetoden" eller Barger-metoden), der begrænser dagens højeste temperatur til 86°F (30 °C) og hæver dagens laveste temperatur til basistemperaturen før beregningen af gennemsnittet. Formlen er:

$\text{GDU} = \frac{\text{begrænset } T_{\text{max}} + \text{begrænset } T_{\text{min}}}{2} - T_{\text{basis}}$

Hvor hver temperatur først justeres således:

• Hvis en temperatur er under basistemperaturen, hæves den til basistemperaturen.
• Hvis en temperatur er over 86°F (30 °C), sænkes den til 86°F (30 °C).
• Ellers forbliver den uændret.

Hvis resultatet af formlen er negativt, angiver beregneren 0, eftersom en afgrøde ikke kan miste akkumuleret varme. Da den laveste temperatur først hæves til basistemperaturen, kan gennemsnittet aldrig falde under basistemperaturen, så denne nedre grænse kommer kun i spil, hvis der indtastes en basistemperatur over 86°F (30 °C).

Hvorfor temperaturerne justeres først

Justeringstrinnet har større betydning, end det umiddelbart ser ud til. Uden det kunne en meget kold nat trække dagens gennemsnit under basistemperaturen og give en misvisende negativ eller næsten nul score, selv om planten voksede normalt i de varme dagtimer. Begrænsningen af den højeste temperatur forhindrer, at usædvanligt varme dage krediteres med mere vækst, end en plante faktisk kan udnytte. Da begge justeringer foretages, før gennemsnittet beregnes, kan resultatet fra denne beregner afvige fra et almindeligt, ubegrænset gennemsnit af dagens højeste og laveste temperatur.

Regneeksempel

Eksempel 1: En varm dag med begrænset maksimumtemperatur

• Maksimumtemperatur: 92°F (33,3 °C)
• Minimumtemperatur: 68°F (20 °C)
• Basistemperatur: 50°F (10 °C)

Maksimumtemperaturen er over 86°F, så den begrænses: 92°F (33,3 °C) bliver til 86°F (30 °C). Minimumtemperaturen, 68°F (20 °C), er allerede over basistemperaturen og forbliver derfor uændret.

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

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

Eksempel 2: En kølig nat med hævet minimumtemperatur

• Maksimumtemperatur: 65°F (18,3 °C)
• Minimumtemperatur: 40°F (4,4 °C)
• Basistemperatur: 50°F (10 °C)

Maksimumtemperaturen, 65°F (18,3 °C), ligger mellem basistemperaturen og 86°F (30 °C), så den forbliver uændret. Minimumtemperaturen, 40°F (4,4 °C), ligger under basistemperaturen og hæves derfor til 50°F (10 °C).

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

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

Eksempel 3: Sporing af en løbende sum

GDU-værdier lægges sammen gennem en sæson. Tabellen nedenfor viser fem dage med en basistemperatur på 50°F.

På dag 3 ligger minimumtemperaturen på 45°F (7,22 °C) under basistemperaturen og hæves til 50°F (10 °C) før beregningen af gennemsnittet, hvilket giver (70 + 50) / 2 − 50 = 10,00 GDU. Dag 4 fungerer på samme måde: minimumtemperaturen på 40°F hæves til 50°F, hvilket giver (65 + 50) / 2 − 50 = 7,50 GDU. Efter fem dage har afgrøden akkumuleret 77,50 GDU.

Basistemperaturer for forskellige afgrøder

Basistemperaturen afhænger af afgrødens oprindelse og biologi. En afgrøde, der er forædlet til et køligt klima, tåler lavere temperaturer end en afgrøde, der er forædlet til troperne.

Dette er almindeligt anvendte standardværdier fra landbrugsfaglig rådgivning. Frøleverandører offentliggør sommetider en anden basistemperatur for en bestemt sort, og denne værdi bør anvendes i stedet, når den er tilgængelig.

Hvad bruges vækstgradenheder til?

Landmænd bruger akkumulerede GDU-totaler til flere praktiske beslutninger:

• Forudsigelse af vækststadier. Frøfirmaer offentliggør omtrentlige GDU-totaler for milepæle som fremspiring, silkning eller modning, så en dyrker kan anslå, hvornår et stadie indtræffer, i stedet for at gætte ud fra kalenderen.
• Valg af sådatoer. Ved at sammenligne en sorts samlede GDU-behov med den typiske GDU-akkumulation frem til den første efterårsfrost kan man se, om sikkerhedsmarginen er stor nok til at så senere eller tidligere.
• Planlægning af skadedyrsovervågning. Mange skadelige insekter udvikler sig efter deres egen varmedrevne tidsplan. Landbrugsfaglige rådgivningstjenester offentliggør GDU-tærskler for, hvornår overvågningen af bestemte skadedyr bør begynde.
• Planlægning af vanding og høst. Da vandfølsomme vækststadier som blomstring indtræffer inden for kendte GDU-intervaller, kan dyrkere forudse dem i stedet for først at reagere bagefter.

Historie

Ideen om at summere temperaturer for at forudsige datoer for planters udvikling går tilbage til 1730'erne, hvor den franske videnskabsmand René Réaumur foreslog, at summen af daglige temperaturer over en tærskel kunne bruges til at forudsige, hvornår en plante ville nå et bestemt stadie. Forskere videreudviklede begrebet i de følgende to århundreder ved at indføre basistemperaturer, der var specifikke for afgrøder. Majsens varmeenhedsmetode, som bruges af mange moderne beregnere, herunder den modificerede metode med en øvre temperaturgrænse, kan føres tilbage til en artikel fra 1958 af E. C. Gilmore og J. S. Rogers, som målte majsens modning ved hjælp af akkumulerede varmeenheder.

Ofte stillede spørgsmål

Er en vækstenhedsgrad det samme som en vækstgraddag? Ja. GDU og GDD henviser til det samme mål. Forskellige regioner og organisationer foretrækker det ene eller det andet udtryk, men beregningen er identisk.

Hvorfor begrænser denne beregner den højeste temperatur til 86°F (30 °C)? Over cirka 86°F (30 °C) holder de fleste afgrøder op med at få udviklingsmæssig fordel af ekstra varme og kan i stedet blive udsat for varmestress. Begrænsningen af den højeste temperatur forhindrer, at en enkelt meget varm dag overvurderer dagens bidrag til plantens vækst.

Hvorfor er mit resultat anderledes end et simpelt gennemsnit af den højeste og laveste temperatur? Denne beregner justerer hver temperatur mod basistemperaturen og grænsen på 86°F (30 °C) før beregningen af gennemsnittet. En kold nat under basistemperaturen hæves til basistemperaturen, og en varm dag over 86°F (30 °C) sænkes til 86°F. Et almindeligt gennemsnit af de rå højeste og laveste temperaturer stemmer ikke overens med denne beregner, når en temperatur ligger uden for dette interval.

Hvilken basistemperatur bør jeg bruge? Brug 50°F (10 °C) til majs, sojabønner og sorghum; 32°F (0 °C) til hvede; og 60°F (16 °C) til bomuld, medmindre en frøleverandør angiver en anden værdi for en bestemt sort.

Hvordan følger jeg GDU gennem en hel sæson? Beregn den daglige GDU for hver dag fra såning eller fremspiring, og læg derefter hver dags værdi til en løbende sum. Sammenlign summen med de offentliggjorte GDU-krav for det relevante vækststadie.

Kan GDU forudsige høsten nøjagtigt? Nej. Metoden indsnævrer det sandsynlige tidsrum betydeligt sammenlignet med at tælle kalenderdage, men tørke, oversvømmelse, næringsstress og forskelle mellem sorter kan alle forskyde den faktiske dato.

Referencer

1. Gilmore, E. C. og J. S. Rogers. "Varmeenheder som metode til måling af modning i majs." Agronomy Journal, bind 50, nr. 10, 1958, s. 611–615.
2. McMaster, G. S. og W. W. Wilhelm. "Vækstgraddage: Én ligning, to fortolkninger." Agricultural and Forest Meteorology, bind 87, nr. 4, 1997, s. 291–300.
3. Baskerville, G. L. og P. Emin. "Hurtig estimering af varmeakkumulation ud fra maksimum- og minimumtemperaturer." Ecology, bind 50, nr. 3, 1969, s. 514–517.