Kasvuasteyksikköjen Laskuri | Seuraa Sadon Kehitystä GDU:lla

Mikä on tehoisa lämpösumma?

Kasvupäiväaste (GDU), josta käytetään myös nimitystä kasvuastepäivä (GDD), mittaa sitä, kuinka paljon lämpöä viljelykasvi on saanut tiettynä päivänä. Viljelijät ja agronomit laskevat GDU-arvoja yhteen kylvöstä kasvukauden loppuun ennustaakseen, milloin kasvi saavuttaa esimerkiksi taimettumisen, kukinnan tai tuleentumisen vaiheen. Tämä laskuri määrittää päivittäisen GDU-arvon päivän ylimmän ja alimman lämpötilan sekä kasvin peruslämpötilan perusteella.

Pelkkien kalenteripäivien laskeminen ei toimi hyvin, koska viileä ja lämmin päivä edistävät kasvin kehitystä eri verran. GDU ratkaisee tämän muuttamalla lämpötilan kertyneen lämmön juoksevaksi pistemääräksi.

Kasvuastepäiväyksiköiden laskeminen

Jokaisella viljelykasvilla on peruslämpötila: lämpötila, jonka alapuolella sen kehitys pysähtyy. Tätä alemmissa lämpötiloissa kasvin kasvuprosessit hidastuvat lähes olemattomiin, joten nämä tunnit eivät lisää GDU-arvoa. Maissilla ja soijapavulla käytetään yleisesti peruslämpötilaa 50°F (10 °C).

Useimmilla viljelykasveilla on myös käytännön yläraja. Noin 86°F (30 °C) ylittävä lisälämpö ei enää nopeuta kehitystä, vaan voi jopa rasittaa kasvia. Tämä laskuri käyttää muokattua GDU-menetelmää (josta käytetään joskus nimityksiä ”maissimenetelmä” tai Bargerin menetelmä). Siinä päivän ylin lämpötila rajoitetaan arvoon 86°F ja päivän alin lämpötila nostetaan peruslämpötilaan ennen keskiarvon laskemista. Kaava on:

$\text{GDU} = \frac{\text{rajoitettu } T_{\text{max}} + \text{rajoitettu } T_{\text{min}}}{2} - T_{\text{peruslämpötila}}$

Kukin lämpötila mukautetaan ensin seuraavasti:

• Jos lämpötila on peruslämpötilaa alempi, se nostetaan peruslämpötilaan.
• Jos lämpötila on yli 86°F, se lasketaan arvoon 86°F.
• Muussa tapauksessa se jätetään ennalleen.

Jos kaavan tulos on negatiivinen, laskuri ilmoittaa arvon 0, koska viljelykasvi ei voi menettää kertynyttä lämpöä. Koska alin lämpötila nostetaan ensin peruslämpötilaan, keskiarvo ei voi koskaan jäädä peruslämpötilan alapuolelle. Siksi tämä alaraja vaikuttaa vain, jos syötetty peruslämpötila on yli 86°F.

Miksi lämpötilat mukautetaan ensin

Mukautusvaihe on merkittävämpi kuin miltä se näyttää. Ilman sitä erittäin kylmä yö voisi laskea päivän keskilämpötilan peruslämpötilan alapuolelle ja tuottaa harhaanjohtavan negatiivisen tai lähes nollan suuruisen arvon, vaikka kasvi olisi kasvanut normaalisti lämpiminä päiväsaikoina. Ylimmän lämpötilan rajoittaminen estää poikkeuksellisen kuumien päivien kirjaamisen kasvuun suuremmalla määrällä kuin mitä kasvi todellisuudessa pystyy hyödyntämään. Koska molemmat mukautukset tehdään ennen keskiarvon laskemista, tämän laskurin tulos voi poiketa päivän ylimmän ja alimman lämpötilan tavallisesta rajoittamattomasta keskiarvosta.

Laskuesimerkki

Esimerkki 1: Kuuma päivä, jonka ylin lämpötila on rajoitettu

• Ylin lämpötila: 92°F
• Alin lämpötila: 68°F
• Peruslämpötila: 50°F (10 °C)

Ylin lämpötila on yli 86°F, joten se rajoitetaan: 92°F muuttuu arvoksi 86°F. Alin lämpötila 68°F on jo peruslämpötilan yläpuolella, joten sitä ei muuteta.

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

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

Esimerkki 2: Viileä yö, jonka alin lämpötila nostetaan

• Ylin lämpötila: 65°F
• Alin lämpötila: 40°F
• Peruslämpötila: 50°F (10 °C)

Ylin lämpötila 65°F on peruslämpötilan ja lämpötilan 86°F välissä, joten se säilyy ennallaan. Alin lämpötila 40°F on peruslämpötilan alapuolella, joten se nostetaan arvoon 50°F (10 °C).

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

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

Esimerkki 3: Kertyneen summan seuraaminen

GDU-arvot lasketaan yhteen koko kasvukauden ajalta. Alla oleva taulukko seuraa viittä päivää, joiden peruslämpötila on 50°F (10 °C).

Päivänä 3 alin lämpötila 45°F on peruslämpötilan alapuolella, joten se nostetaan arvoon 50°F (10 °C) ennen keskiarvon laskemista. Tulos on (70 + 50) / 2 − 50 = 10,00 GDU. Päivä 4 lasketaan samalla tavalla: alin lämpötila 40°F nostetaan arvoon 50°F, jolloin tulokseksi saadaan (65 + 50) / 2 − 50 = 7,50 GDU. Viiden päivän jälkeen viljelykasville on kertynyt 77,50 GDU.

Viljelykasvien peruslämpötilat

Peruslämpötila riippuu kasvin alkuperästä ja biologiasta. Viileään ilmastoon jalostettu kasvi sietää alempia lämpötiloja kuin tropiikkiin jalostettu kasvi.

Nämä ovat maatalouden neuvontapalvelujen ohjeissa yleisesti käytettyjä oletusarvoja. Siementen toimittajat ilmoittavat joskus tietylle lajikkeelle muun peruslämpötilan, ja saatavilla olevaa arvoa tulee silloin käyttää.

Mihin kasvuastepäiväyksiköitä käytetään

Viljelijät käyttävät kertyneitä GDU-summia useisiin käytännön päätöksiin:

• Kasvuvaiheiden ennustaminen. Siemenyritykset ilmoittavat likimääräisiä GDU-summia taimettumista, röyhylle tuloa tai tuleentumista varten. Näin viljelijä voi arvioida vaiheen ajankohdan kalenterista arvaamisen sijaan.
• Kylvöajankohdan valitseminen. Kun lajikkeen vaatimaa GDU-summaa verrataan ensimmäiseen syyshallaan mennessä tavallisesti kertyvään GDU-summaan, voidaan arvioida, onko kylvön siirtämiseen myöhemmäksi tai aikaisemmaksi riittävä turvamarginaali.
• Tuholaistarkkailun ajoittaminen. Monet hyönteistuholaiset kehittyvät oman lämpötilasta riippuvan aikataulunsa mukaan. Neuvontapalvelut julkaisevat GDU-kynnysarvoja, jotka osoittavat, milloin tiettyjen tuholaisten tarkkailu kannattaa aloittaa.
• Kastelun ja sadonkorjuun ajoittaminen. Koska vedelle herkät kasvuvaiheet, kuten kukinta, esiintyvät tunnetuilla GDU-väleillä, viljelijät voivat ennakoida ne sen sijaan, että reagoisivat vasta jälkikäteen.

Historia

Ajatus lämpötilojen summaamisesta kasvien kehitysvaiheiden ajankohdan ennustamiseksi juontaa juurensa 1730-luvulle, jolloin ranskalainen tiedemies René Réaumur esitti, että kynnysarvon ylittävien päivittäisten lämpötilojen summaa voitaisiin käyttää ennustamaan, milloin kasvi saavuttaa tietyn vaiheen. Tutkijat kehittivät ajatusta seuraavien kahden vuosisadan aikana ottamalla käyttöön viljelykasvikohtaiset peruslämpötilat. Monissa nykyisissä laskureissa käytetty maissin lämpösummamenetelmä, mukaan lukien muokattu menetelmä, jossa on lämpötilan yläraja, juontaa juurensa E. C. Gilmoren ja J. S. Rogersin 1958 julkaisuun, jossa maissin tuleentumista mitattiin kertyneiden lämpöyksiköiden avulla.

Usein kysyttyä

Onko kasvuastepäiväyksikkö sama asia kuin kasvuastepäivä? Kyllä. GDU ja GDD tarkoittavat samaa mittausta. Eri alueilla ja organisaatioissa suositaan jompaakumpaa termiä, mutta laskenta on sama.

Miksi tämä laskuri rajoittaa ylimmän lämpötilan arvoon 86°F? Noin 86°F ylittävissä lämpötiloissa useimmat viljelykasvit eivät enää hyödy lisälämmöstä kehityksessään, vaan voivat kärsiä lämpöstressistä. Ylimmän lämpötilan rajoittaminen estää yksittäistä erittäin kuumaa päivää liioittelemasta kyseisen päivän vaikutusta kasvin kasvuun.

Miksi tulokseni poikkeaa ylimmän ja alimman lämpötilan yksinkertaisesta keskiarvosta? Tämä laskuri mukauttaa kummankin lämpötilan kohti peruslämpötilaa ja lämpötilan 86°F ylärajaa ennen keskiarvon laskemista. Peruslämpötilan alapuolella oleva kylmä yö nostetaan peruslämpötilaan, ja yli 86°F (30 °C) oleva kuuma päivä lasketaan arvoon 86°F. Raakojen ylimmän ja alimman lämpötilan tavallinen keskiarvo ei vastaa tämän laskurin tulosta, jos jokin lämpötila jää kyseisen vaihteluvälin ulkopuolelle.

Mitä peruslämpötilaa minun pitäisi käyttää? Käytä maissille, soijapavulle ja durralle lämpötilaa 50°F, vehnälle 32°F ja puuvillalle 60°F (16 °C), ellei siementen toimittaja ilmoita tietylle lajikkeelle muuta arvoa.

Miten seuraan GDU-arvoa koko kasvukauden ajan? Laske kunkin päivän GDU-arvo kylvöstä tai taimettumisesta alkaen ja lisää kunkin päivän arvo juoksevaan summaan. Vertaa summaa kyseisen kasvuvaiheen julkaistuihin GDU-vaatimuksiin.

Voiko GDU ennustaa sadonkorjuun täsmällisesti? Ei. Se rajaa todennäköistä ajankohtaa huomattavasti paremmin kuin kalenteripäivien laskeminen, mutta kuivuus, tulvat, ravinteiden aiheuttama stressi ja lajike-erot voivat kaikki siirtää todellista ajankohtaa.

Lähteet

1. Gilmore, E. C. ja J. S. Rogers. ”Heat Units as a Method of Measuring Maturity in Corn.” Agronomy Journal, vol. 50, nro 10, 1958, s. 611–615.
2. McMaster, G. S. ja W. W. Wilhelm. ”Growing Degree-Days: One Equation, Two Interpretations.” Agricultural and Forest Meteorology, vol. 87, nro 4, 1997, s. 291–300.
3. Baskerville, G. L. ja P. Emin. ”Rapid Estimation of Heat Accumulation from Maximum and Minimum Temperatures.” Ecology, vol. 50, nro 3, 1969, s. 514–517.