Hőösszeg Kalkulátor | Növényfejlődés Nyomon Követése Hőegységekkel

Mi a növekedési hőegység?

A növekedési hőegység (GDU), más néven növekedési foknap (GDD), azt fejezi ki, hogy egy növénykultúra mennyi, a fejlődéséhez rendelkezésre álló hőt kapott egy adott napon. A gazdálkodók és az agronómusok az ültetéstől kezdve az egész szezon során összeadják a GDU-kat, hogy előre jelezzék, mikor ér el a növénykultúra olyan fejlődési szakaszt, mint a kelés, a virágzás vagy az érés. Ez a kalkulátor a napi GDU-értéket a napi maximumhőmérsékletből, minimumhőmérsékletből és a növénykultúra bázishőmérsékletéből számítja ki.

Önmagában a naptári napok számlálása nem működik jól, mert egy hűvös és egy meleg nap eltérő mértékben segíti elő a növény fejlődését. A GDU ezt úgy oldja meg, hogy a hőmérsékletet a felhalmozott hő folyamatosan növekvő pontszámává alakítja.

A növekedési hőegységek kiszámítása

Minden növénykultúrának van bázishőmérséklete: az a hőmérséklet, amely alatt a fejlődése leáll. E hőmérséklet alatt a növény növekedési folyamatai csaknem teljesen lelassulnak, ezért az ilyen órák nem adnak GDU-t. A kukoricánál és a szójababnál általában 50°F (10 °C) bázishőmérsékletet használnak.

A legtöbb növénykultúrának gyakorlati felső hőmérsékleti korlátja is van. Körülbelül 86°F (30 °C) felett a többlethő már nem gyorsítja tovább a fejlődést, sőt stresszt is okozhat a növénynek. Ez a kalkulátor a módosított GDU-módszert (más néven „kukorica-” vagy Barger-módszert) használja, amely a napi maximumhőmérsékletet 86°F értéken korlátozza, a napi minimumhőmérsékletet pedig az átlagolás előtt a bázishőmérsékletre emeli. A képlet:

$\text{GDU} = \frac{\text{korlátozott } T_{\text{max}} + \text{korlátozott } T_{\text{min}}}{2} - T_{\text{bázis}}$

Amikor a hőmérsékleteket először a következőképpen kell módosítani:

• Ha egy hőmérséklet a bázishőmérséklet alatt van, a bázishőmérsékletre emelkedik.
• Ha egy hőmérséklet 86°F felett van, 86°F értékre csökken.
• Ellenkező esetben változatlan marad.

Ha a képlet eredménye negatív, a kalkulátor 0 értéket jelez, mivel a növénykultúra nem veszíthet a felhalmozott hőből. Mivel a minimumhőmérsékletet először a bázishőmérsékletre emeli, az átlag soha nem lehet a bázishőmérséklet alatt, ezért ez a korlátozás csak akkor lép életbe, ha 86°F feletti bázishőmérsékletet adnak meg.

Miért módosítjuk először a hőmérsékleteket?

A módosítási lépés fontosabb, mint elsőre látszik. Enélkül egy nagyon hideg éjszaka a napi átlagot a bázishőmérséklet alá csökkenthetné, és félrevezetően negatív vagy közel nulla értéket adhatna, noha a növény a meleg nappali órákban normálisan fejlődött. A maximumhőmérséklet korlátozása megakadályozza, hogy a szokatlanul meleg napok több növekedést számítsanak el, mint amennyit a növény ténylegesen hasznosítani tud. Mivel mindkét módosítás az átlag kiszámítása előtt történik, ennek a kalkulátornak az eredménye eltérhet a napi maximum- és minimumhőmérséklet egyszerű, korlátozás nélküli átlagától.

Megoldott példa

1. példa: Forró nap korlátozott maximumhőmérséklettel

• Maximumhőmérséklet: 92°F
• Minimumhőmérséklet: 68°F
• Bázishőmérséklet: 50°F

A maximumhőmérséklet 86°F felett van, ezért korlátozzuk: 92°F helyett 86°F lesz. A 68°F értékű minimumhőmérséklet már a bázishőmérséklet felett van, ezért változatlan marad.

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

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

2. példa: Hűvös éjszaka megemelt minimumhőmérséklettel

• Maximumhőmérséklet: 65°F
• Minimumhőmérséklet: 40°F
• Bázishőmérséklet: 50°F

A 65°F értékű maximumhőmérséklet a bázishőmérséklet és a 86°F között van, ezért változatlan marad. A 40°F értékű minimumhőmérséklet a bázishőmérséklet alatt van, ezért 50°F értékre emelkedik.

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

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

3. példa: Folyamatosan növekvő összeg nyomon követése

A GDU-értékeket a szezon során összeadják. Az alábbi táblázat öt nap adatait követi nyomon, 50°F bázishőmérséklettel.

A 3. napon a 45°F értékű minimumhőmérséklet a bázishőmérséklet alatt van, ezért az átlagolás előtt 50°F értékre emelkedik, így (70 + 50) / 2 − 50 = 10,00 GDU. A 4. nap ugyanígy működik: a 40°F értékű minimumhőmérséklet 50°F értékre emelkedik, így (65 + 50) / 2 − 50 = 7,50 GDU. Öt nap után a növénykultúra összesen 77,50 GDU-t halmozott fel.

Bázishőmérsékletek növénykultúránként

A bázishőmérséklet a növénykultúra származásától és biológiájától függ. A hűvös éghajlatra nemesített növénykultúra alacsonyabb hőmérsékletet is elvisel, mint a trópusi éghajlatra nemesített.

Ezek a mezőgazdasági szaktanácsadási útmutatókban gyakran alkalmazott alapértelmezett értékek. A vetőmag-forgalmazók néha eltérő bázishőmérsékletet adnak meg egy adott fajtához; ha ilyen érték rendelkezésre áll, azt kell használni.

Mire használják a növekedési hőegységeket?

A gazdálkodók a felhalmozott GDU-összegeket több gyakorlati döntéshez is felhasználják:

• A fejlődési szakaszok előrejelzése. A vetőmag-forgalmazók hozzávetőleges GDU-összegeket közölnek olyan mérföldkövekhez, mint a kelés, a címerhányás vagy az érés, így a termelő a naptár alapján való találgatás helyett megbecsülheti, mikor következik be egy adott szakasz.
• Az ültetési időpontok kiválasztása. Ha összevetik a fajta teljes GDU-igényét az első őszi fagyig jellemzően felhalmozódó GDU-val, megállapítható, hogy van-e elegendő biztonsági tartalék a későbbi vagy korábbi ültetéshez.
• A kártevők felderítésének időzítése. Számos rovarkártevő saját, hőmérséklet által vezérelt ütemezés szerint fejlődik. A szaktanácsadó szolgálatok GDU-küszöbértékeket közölnek arról, mikor kell megkezdeni bizonyos kártevők felderítését.
• Az öntözés és a betakarítás ütemezése. Mivel a vízre érzékeny fejlődési szakaszok, például a virágzás, ismert GDU-tartományokban következnek be, a termelők előre számíthatnak rájuk, ahelyett hogy csak utólag reagálnának.

Története

A hőmérsékletek összeadásának ötlete, amely a növény fejlődési időpontjainak előrejelzésére szolgál, az 1730-as évekre nyúlik vissza, amikor a francia tudós, René Réaumur felvetette, hogy egy küszöbérték feletti napi hőmérsékletek összege felhasználható annak előrejelzésére, mikor ér el a növény egy adott fejlődési szakaszt. A kutatók a következő két évszázadban növénykultúra-specifikus bázishőmérsékletek bevezetésével finomították a koncepciót. A számos modern kalkulátor által használt kukorica-hőegységmódszer, beleértve a felső hőmérsékleti korláttal működő módosított módszert is, E. C. Gilmore és J. S. Rogers 1958-as tanulmányára vezethető vissza, amely a felhalmozott hőegységek alapján mérte a kukorica érését.

Gyakran ismételt kérdések

A növekedési hőegység ugyanaz, mint a növekedési hőnap? Igen. A GDU és a GDD ugyanarra a mérésre utal. A különböző régiók és szervezetek egyik vagy másik elnevezést részesítik előnyben, de a számítás azonos.

Miért korlátozza ez a kalkulátor a maximumhőmérsékletet 86°F értékre? Körülbelül 86°F felett a legtöbb növénykultúra fejlődését már nem segíti a többlethő, hanem hőstresszt szenvedhet. A maximumhőmérséklet korlátozása megakadályozza, hogy egyetlen rendkívül forró nap túlbecsülje az adott nap hozzájárulását a növény növekedéséhez.

Miért tér el az eredményem a maximum- és minimumhőmérséklet egyszerű átlagától? Ez a kalkulátor az átlagolás előtt minden hőmérsékletet a bázishőmérséklethez, illetve a 86°F értékű korláthoz igazít. A bázishőmérséklet alatti hideg éjszaka hőmérsékletét a bázishőmérsékletre emeli, a 86°F feletti forró napét pedig 86°F értékre csökkenti. A nyers maximum- és minimumhőmérséklet egyszerű átlaga nem egyezik meg a kalkulátor eredményével, ha valamelyik hőmérséklet ezen a tartományon kívül esik.

Milyen bázishőmérsékletet használjak? Kukoricához, szójababhoz és cirokhoz 50°F, búzához 32°F (0 °C), gyapothoz pedig 60°F (16 °C) értéket használjon, kivéve, ha a vetőmag-forgalmazó egy adott fajtához eltérő értéket határoz meg.

Hogyan kövessem nyomon a GDU-t egy teljes szezonon át? Számítsa ki minden nap napi GDU-értékét az ültetéstől vagy a keléstől kezdve, majd adja hozzá az adott nap értékét a folyamatos összeghez. Hasonlítsa össze az összeget az érdeklődésre számot tartó fejlődési szakasz közzétett GDU-igényével.

Pontosan előre jelezheti a GDU a betakarítást? Nem. A naptári napok számlálásához képest jelentősen szűkíti a valószínű időablakot, de az aszály, az elárasztás, a tápanyaghiány okozta stressz és a fajták közötti különbségek mind eltolhatják a tényleges időpontot.

Hivatkozások

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