מחשבון יחידות מעלות גידול | מעקב אחר התפתחות גידולים עם GDU

מהי יחידת גידול מצטברת?

יחידת חום מצטברת (GDU), המכונה גם יום חום מצטבר (GDD), היא מדד לכמות החום שגידול קיבל ביום נתון. חקלאים ואגרונומים מסכמים את יחידות ה־GDU מהזריעה לאורך העונה כדי לחזות מתי הגידול יגיע לשלב כגון נביטה, פריחה או הבשלה. מחשבון זה מוצא את ערך ה־GDU היומי לפי הטמפרטורה המרבית, הטמפרטורה המזערית וטמפרטורת הבסיס של הגידול.

ספירה של ימי לוח שנה בלבד אינה יעילה, משום שיום קר ויום חם מקדמים את הצמח במידות שונות. GDU פותר זאת באמצעות המרת הטמפרטורה לניקוד מצטבר של חום.

כיצד מחשבים יחידות גידול מצטברות

לכל גידול יש טמפרטורת בסיס: הנקודה שמתחתיה הוא מפסיק להתפתח. מתחת לטמפרטורה זו, תהליכי הצמיחה של הצמח מואטים כמעט לחלוטין, ולכן השעות האלה אינן מוסיפות GDU. בתירס ובפולי סויה משתמשים בדרך כלל בטמפרטורת בסיס של 50°F (10 °C).

לרוב הגידולים יש גם גבול עליון מעשי. מעל בערך 86°F (30 °C), חום נוסף אינו מאיץ עוד את ההתפתחות ואף עלול להעמיס על הצמח. מחשבון זה משתמש בשיטת GDU מותאמת (המכונה לעיתים גם שיטת "התירס" או שיטת בארגר), המגבילה את הטמפרטורה המרבית היומית ל־86°F (30 °C) ומעלה את הטמפרטורה המזערית היומית עד לטמפרטורת הבסיס לפני חישוב הממוצע. הנוסחה היא:

$\text{GDU} = \frac{\text{מוגבל } T_{\text{max}} + \text{מוגבל } T_{\text{min}}}{2} - T_{\text{בסיס}}$

כאשר כל טמפרטורה מותאמת תחילה כך:

• אם טמפרטורה נמוכה מטמפרטורת הבסיס, היא מועלת לטמפרטורת הבסיס.
• אם טמפרטורה גבוהה מ־86°F (30 °C), היא מונמכת ל־86°F (30 °C).
• אחרת, היא נשארת ללא שינוי.

אם תוצאת הנוסחה שלילית, המחשבון מדווח על 0, משום שגידול אינו יכול לאבד חום מצטבר. מכיוון שהטמפרטורה המזערית מועלת תחילה לטמפרטורת הבסיס, הממוצע לעולם אינו יכול לרדת מתחת לבסיס; לכן הרצפה הזו נכנסת לפעולה רק אם מוזנת טמפרטורת בסיס הגבוהה מ־86°F (30 °C).

מדוע הטמפרטורות מותאמות תחילה

שלב ההתאמה חשוב יותר מכפי שנדמה. בלעדיו, לילה קר מאוד עלול להוריד את הממוצע היומי מתחת לטמפרטורת הבסיס וליצור ניקוד שלילי או קרוב לאפס, אף שהצמח צמח כרגיל בשעות היום החמות. הגבלת הטמפרטורה המרבית מונעת מימים חמים במיוחד לקבל קרדיט על צמיחה רבה יותר מכפי שהצמח יכול לנצל בפועל. מכיוון ששתי ההתאמות מתבצעות לפני חישוב הממוצע, תוצאת המחשבון עשויה להיות שונה מממוצע פשוט ולא מוגבל של הטמפרטורה המרבית והמזערית של היום.

דוגמה פתורה

דוגמה 1: יום חם עם טמפרטורה מרבית מוגבלת

• טמפרטורה מרבית: 92°F (33.3 °C)
• טמפרטורה מזערית: 68°F (20 °C)
• טמפרטורת בסיס: 50°F (10 °C)

הטמפרטורה המרבית גבוהה מ־86°F (30 °C), ולכן היא מוגבלת: 92°F (33.3 °C) הופכת ל־86°F (30 °C). הטמפרטורה המזערית, 68°F (20 °C), כבר גבוהה מטמפרטורת הבסיס, ולכן היא אינה משתנה.

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

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

דוגמה 2: לילה קר שבו הטמפרטורה המזערית הועלתה

• טמפרטורה מרבית: 65°F (18.3 °C)
• טמפרטורה מזערית: 40°F (4.4 °C)
• טמפרטורת בסיס: 50°F (10 °C)

הטמפרטורה המרבית, 65°F (18.3 °C), נמצאת בין טמפרטורת הבסיס ל־86°F (30 °C), ולכן היא נשארת ללא שינוי. הטמפרטורה המזערית, 40°F (4.4 °C), נמוכה מטמפרטורת הבסיס, ולכן היא מועלת ל־50°F (10 °C).

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

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

דוגמה 3: מעקב אחר סכום מצטבר

ערכי GDU מתחברים לאורך העונה. הטבלה שלהלן עוקבת אחר חמישה ימים בטמפרטורת בסיס של 50°F (10 °C).

ביום 3, הטמפרטורה המזערית של 45°F (7.22 °C) נמוכה מטמפרטורת הבסיס ומועלת ל־50°F (10 °C) לפני חישוב הממוצע, ולכן מתקבל (70 + 50) / 2 − 50 = 10.00 GDU. יום 4 פועל באותו אופן: הטמפרטורה המזערית של 40°F (4.4 °C) מועלת ל־50°F (10 °C), ולכן מתקבל (65 + 50) / 2 − 50 = 7.50 GDU. לאחר חמישה ימים, הגידול צבר 77.50 יחידות חום מצטברות.

טמפרטורות בסיס לפי גידול

טמפרטורת הבסיס תלויה במוצאו של הגידול ובביולוגיה שלו. גידול שטופח לאקלים קר סובל טמפרטורות נמוכות יותר מגידול שטופח לאזור הטרופי.

אלה הם ערכי ברירת מחדל מקובלים, המבוססים על הנחיות של שירותי ההדרכה החקלאית. ספקי זרעים מפרסמים לעיתים טמפרטורת בסיס שונה לזן מסוים, ובמקרה כזה יש להשתמש בערך זה, אם הוא זמין.

למה משמשות יחידות גידול מצטברות

חקלאים משתמשים בסכומי GDU מצטברים למספר החלטות מעשיות:

• חיזוי שלבי צמיחה. חברות זרעים מפרסמות סכומי GDU משוערים לשלבים כגון נביטה, הופעת התפרחת הזכרית או הבשלה, כדי שהמגדל יוכל להעריך מתי יגיע שלב מסוים במקום לנחש לפי לוח השנה.
• בחירת מועדי זריעה. השוואת דרישת ה־GDU הכוללת של זן לסכום ה־GDU האופייני שנצבר עד הכפור הראשון בסתיו מראה אם מרווח הביטחון מספיק כדי לזרוע במועד מאוחר או מוקדם יותר.
• תזמון ניטור מזיקים. מזיקים רבים מתפתחים לפי לוח זמנים עצמאי המונע מחום. שירותי הדרכה מפרסמים ספי GDU למועד שבו יש להתחיל לנטר מזיקים מסוימים.
• תזמון השקיה ואסיף. מכיוון ששלבי צמיחה הרגישים למים, כגון פריחה, מתרחשים בטווחי GDU ידועים, המגדלים יכולים לצפות אותם מראש במקום להגיב לאחר מעשה.

היסטוריה

הרעיון של צבירת טמפרטורות כדי לחזות את מועדי התפתחות הצמחים מתוארך לשנות ה־1730, כאשר המדען הצרפתי רנה ראומיר הציע שאפשר להשתמש בסכום הטמפרטורות היומיות מעל סף מסוים כדי לחזות מתי צמח יגיע לשלב נתון. במהלך שתי המאות שלאחר מכן שיפרו חוקרים את הרעיון באמצעות הכנסת טמפרטורות בסיס ייחודיות לגידולים. שיטת יחידות החום לתירס, המשמשת מחשבונים מודרניים רבים, כולל השיטה המותאמת עם גבול טמפרטורה עליון, מקורה במאמר משנת 1958 מאת א׳ ס׳ גילמור וג׳׳ ס׳ רוג׳רס, שמדד את הבשלת התירס באמצעות יחידות חום מצטברות.

שאלות נפוצות

האם יחידת חום מצטברת זהה ליום חום מצטבר? כן. GDU ו־GDD מתייחסים לאותו מדד. אזורים וארגונים שונים מעדיפים מונח זה או אחר, אך החישוב זהה.

מדוע מחשבון זה מגביל את הטמפרטורה המרבית ל־86°F (30 °C)? מעל בערך 86°F (30 °C), רוב הגידולים מפסיקים להפיק תועלת התפתחותית מחום נוסף ועלולים לחוות במקום זאת עקת חום. הגבלת הטמפרטורה המרבית מונעת מיום חם מאוד יחיד להפריז בתרומתו של אותו יום לצמיחת הצמח.

מדוע התוצאה שלי שונה מממוצע פשוט של הטמפרטורה המרבית והמזערית? מחשבון זה מתאים כל טמפרטורה לכיוון טמפרטורת הבסיס ולגבול של 86°F (30 °C) לפני חישוב הממוצע. לילה קר שמתחת לטמפרטורת הבסיס מועלה לטמפרטורת הבסיס, ויום חם שמעל 86°F (30 °C) מונמך ל־86°F (30 °C). ממוצע פשוט של הטמפרטורות המרבית והמזערית הגולמיות לא יתאים למחשבון זה בכל פעם שטמפרטורה נמצאת מחוץ לטווח הזה.

באיזו טמפרטורת בסיס עליי להשתמש? יש להשתמש ב־50°F (10 °C) עבור תירס, פולי סויה וסורגום; ב־32°F (0 °C) עבור חיטה; וב־60°F (16 °C) עבור כותנה, אלא אם ספק הזרעים מציין ערך שונה לזן מסוים.

כיצד עוקבים אחר GDU לאורך עונה שלמה? יש לחשב את ה־GDU היומי עבור כל יום, החל מהזריעה או מהנביטה, ואז להוסיף את ערך כל יום לסכום מצטבר. יש להשוות את הסכום לדרישות ה־GDU שפורסמו עבור שלב הצמיחה הרצוי.

האם GDU יכול לחזות את מועד האסיף במדויק? לא. הוא מצמצם במידה ניכרת את חלון הזמנים הסביר בהשוואה לספירת ימי לוח שנה, אך בצורת, הצפה, עקת חומרי הזנה והבדלים בין זנים עשויים לשנות את המועד בפועל.

מקורות

1. גילמור, א׳ ס׳, וג׳׳ ס׳ רוג׳רס. "יחידות חום כשיטה למדידת הבשלה בתירס." Agronomy Journal, כרך 50, גיליון 10, 1958, עמ׳ 611–615.
2. מקמאסטר, ג׳ ס׳, וו׳ וו׳ וילהלם. "ימי גידול מצטברים: משוואה אחת, שתי פרשנויות." Agricultural and Forest Meteorology, כרך 87, גיליון 4, 1997, עמ׳ 291–300.
3. בסקרוויל, ג׳ ל׳, ופ׳ אמין. "הערכה מהירה של הצטברות חום מטמפרטורות מרביות ומזעריות." Ecology, כרך 50, גיליון 3, 1969, עמ׳ 514–517.