Kalkulator Satuan Derajat Pertumbuhan | Lacak Perkembangan Tanaman dengan GDU

Apa Itu Unit Derajat Tumbuh?

Unit derajat tumbuh (GDU), yang juga disebut hari derajat tumbuh (GDD), adalah ukuran banyaknya panas yang diterima tanaman pada hari tertentu. Petani dan ahli agronomi menjumlahkan GDU sejak penanaman sepanjang musim untuk memprediksi kapan tanaman akan mencapai tahap seperti kemunculan tanaman, pembungaan, atau kematangan. Kalkulator ini menghitung nilai GDU harian dari suhu maksimum harian, suhu minimum harian, dan suhu dasar tanaman.

Menghitung hari kalender saja tidak bekerja dengan baik, karena hari yang sejuk dan hari yang hangat mendorong pertumbuhan tanaman dalam tingkat yang berbeda. GDU mengatasi hal ini dengan mengubah suhu menjadi skor panas terakumulasi yang terus bertambah.

Cara Menghitung Unit Derajat Tumbuh

Setiap tanaman memiliki suhu dasar: yaitu suhu di bawahnya tanaman berhenti berkembang. Di bawah suhu tersebut, proses pertumbuhan tanaman melambat hingga hampir tidak ada, sehingga jam-jam tersebut tidak menambah GDU. Jagung dan kedelai umumnya menggunakan suhu dasar 50°F (10 °C).

Sebagian besar tanaman juga memiliki batas atas praktis. Di atas sekitar 86°F (30 °C), panas tambahan tidak lagi mempercepat perkembangan dan bahkan dapat menyebabkan tanaman mengalami stres. Kalkulator ini menggunakan metode GDU termodifikasi (kadang disebut metode "jagung" atau Barger), yang membatasi suhu maksimum harian pada 86°F (30 °C) dan menaikkan suhu minimum harian hingga suhu dasar sebelum menghitung rata-ratanya. Rumusnya adalah:

$\text{GDU} = \frac{\text{dibatasi } T_{\text{max}} + \text{dibatasi } T_{\text{min}}}{2} - T_{\text{dasar}}$

Dengan setiap suhu terlebih dahulu disesuaikan sebagai berikut:

• Jika suatu suhu di bawah suhu dasar, suhu tersebut dinaikkan hingga suhu dasar.
• Jika suatu suhu di atas 86°F (30 °C), suhu tersebut diturunkan menjadi 86°F (30 °C).
• Jika tidak, suhu tersebut dibiarkan tanpa perubahan.

Jika hasil rumus bernilai negatif, kalkulator melaporkan 0, karena tanaman tidak dapat kehilangan panas yang telah terakumulasi. Karena suhu minimum dinaikkan hingga suhu dasar terlebih dahulu, rata-ratanya tidak mungkin berada di bawah suhu dasar, sehingga batas bawah itu hanya berperan jika suhu dasar di atas 86°F (30 °C) dimasukkan.

Mengapa Suhu Disesuaikan Terlebih Dahulu

Tahap penyesuaian lebih penting daripada yang terlihat. Tanpa penyesuaian ini, malam yang sangat dingin dapat menarik rata-rata harian hingga di bawah suhu dasar dan menghasilkan skor negatif atau mendekati nol yang menyesatkan, meskipun tanaman tumbuh normal pada siang hari yang hangat. Pembatasan suhu maksimum mencegah hari yang luar biasa panas dihitung sebagai pertumbuhan yang lebih besar daripada yang sebenarnya dapat dimanfaatkan tanaman. Karena kedua penyesuaian dilakukan sebelum rata-rata dihitung, hasil kalkulator ini dapat berbeda dari rata-rata biasa yang tidak dibatasi antara suhu maksimum dan minimum harian.

Contoh perhitungan

Contoh 1: Hari panas dengan suhu maksimum yang dibatasi

• Suhu maksimum: 92°F (33,3 °C)
• Suhu minimum: 68°F (20 °C)
• Suhu dasar: 50°F (10 °C)

Suhu maksimum berada di atas 86°F (30 °C), sehingga dibatasi: 92°F (33,3 °C) menjadi 86°F (30 °C). Suhu minimum, 68°F (20 °C), sudah berada di atas suhu dasar, sehingga tidak berubah.

$\text{Rata-rata} = \frac{86 + 68}{2} = 77°F$

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

Contoh 2: Malam sejuk dengan suhu minimum yang dinaikkan

• Suhu maksimum: 65°F (18,3 °C)
• Suhu minimum: 40°F (4,4 °C)
• Suhu dasar: 50°F (10 °C)

Suhu maksimum, 65°F (18,3 °C), berada di antara suhu dasar dan 86°F (30 °C), sehingga tetap sama. Suhu minimum, 40°F (4,4 °C), berada di bawah suhu dasar, sehingga dinaikkan menjadi 50°F (10 °C).

$\text{Rata-rata} = \frac{65 + 50}{2} = 57.5°F$

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

Contoh 3: Melacak total berjalan

Nilai GDU dijumlahkan sepanjang musim. Tabel di bawah ini melacak lima hari dengan suhu dasar 50°F (10 °C).

Pada Hari 3, suhu minimum 45°F (7,22 °C) berada di bawah suhu dasar dan dinaikkan menjadi 50°F (10 °C) sebelum dihitung rata-ratanya, sehingga (70 + 50) / 2 − 50 = 10,00 GDU. Hari 4 bekerja dengan cara yang sama: suhu minimum 40°F (4,4 °C) dinaikkan menjadi 50°F (10 °C), sehingga (65 + 50) / 2 − 50 = 7,50 GDU. Setelah lima hari, tanaman telah mengakumulasi 77,50 GDU.

Suhu Dasar Berdasarkan Tanaman

Suhu dasar bergantung pada asal dan biologi tanaman. Tanaman yang dibudidayakan untuk iklim sejuk menoleransi suhu yang lebih rendah daripada tanaman yang dibudidayakan untuk daerah tropis.

Nilai-nilai ini merupakan nilai bawaan yang umum digunakan berdasarkan panduan penyuluhan pertanian. Pemasok benih terkadang menerbitkan suhu dasar yang berbeda untuk varietas tertentu, dan nilai tersebut harus digunakan jika tersedia.

Untuk Apa Unit Derajat Tumbuh Digunakan

Petani menggunakan total GDU terakumulasi untuk beberapa keputusan praktis:

• Memprediksi tahap pertumbuhan. Perusahaan benih menerbitkan perkiraan total GDU untuk tonggak seperti kemunculan tanaman, munculnya bunga jantan, atau kematangan, sehingga petani dapat memperkirakan kapan suatu tahap akan tiba, bukan menebaknya dari kalender.
• Menentukan tanggal tanam. Membandingkan kebutuhan total GDU suatu varietas dengan GDU yang biasanya terakumulasi hingga embun beku musim gugur pertama menunjukkan apakah terdapat cukup margin keamanan untuk menanam lebih lambat atau lebih awal.
• Menentukan waktu pemantauan hama. Banyak hama serangga berkembang mengikuti jadwalnya sendiri yang dipengaruhi panas. Layanan penyuluhan menerbitkan ambang GDU untuk menentukan kapan pemantauan hama tertentu harus dimulai.
• Menjadwalkan irigasi dan panen. Karena tahap pertumbuhan yang sensitif terhadap air, seperti pembungaan, terjadi pada kisaran GDU yang diketahui, petani dapat mengantisipasinya, bukan baru merespons setelah terjadi.

Sejarah

Gagasan menjumlahkan suhu untuk memprediksi tanggal perkembangan tanaman sudah ada sejak tahun 1730-an, ketika ilmuwan Prancis René Réaumur mengusulkan bahwa total suhu harian di atas ambang tertentu dapat digunakan untuk memperkirakan kapan tanaman mencapai tahap tertentu. Para peneliti menyempurnakan konsep ini selama dua abad berikutnya dengan memperkenalkan suhu dasar khusus tanaman. Metode satuan panas jagung yang digunakan banyak kalkulator modern, termasuk metode termodifikasi dengan batas suhu atas, berawal dari makalah tahun 1958 karya E. C. Gilmore dan J. S. Rogers yang mengukur kematangan jagung menggunakan satuan panas terakumulasi.

Pertanyaan yang sering diajukan

Apakah unit derajat tumbuh sama dengan hari derajat tumbuh? Ya. GDU dan GDD merujuk pada pengukuran yang sama. Berbagai wilayah dan organisasi lebih memilih salah satu istilah tersebut, tetapi perhitungannya identik.

Mengapa kalkulator ini membatasi suhu maksimum pada 86°F (30 °C)? Di atas sekitar 86°F (30 °C), sebagian besar tanaman tidak lagi memperoleh manfaat perkembangan dari panas tambahan dan justru dapat mengalami stres panas. Pembatasan suhu maksimum mencegah satu hari yang sangat panas melebihkan kontribusi hari tersebut terhadap pertumbuhan tanaman.

Mengapa hasil saya berbeda dari rata-rata sederhana suhu maksimum dan minimum? Kalkulator ini menyesuaikan setiap suhu ke arah suhu dasar dan batas 86°F (30 °C) sebelum menghitung rata-rata. Suhu malam yang dingin dan berada di bawah suhu dasar dinaikkan hingga suhu dasar, sedangkan hari yang panas dan berada di atas 86°F (30 °C) diturunkan menjadi 86°F (30 °C). Rata-rata biasa dari suhu maksimum dan minimum mentah tidak akan sama dengan hasil kalkulator ini jika salah satu suhu berada di luar kisaran tersebut.

Suhu dasar apa yang harus saya gunakan? Gunakan 50°F (10 °C) untuk jagung, kedelai, dan sorgum; 32°F (0 °C) untuk gandum; serta 60°F (16 °C) untuk kapas, kecuali pemasok benih menetapkan nilai yang berbeda untuk varietas tertentu.

Bagaimana cara melacak GDU sepanjang satu musim penuh? Hitung GDU harian untuk setiap hari sejak penanaman atau munculnya kecambah, lalu tambahkan nilai setiap hari ke total berjalan. Bandingkan total tersebut dengan kebutuhan GDU yang telah diterbitkan untuk tahap pertumbuhan yang ingin diketahui.

Apakah GDU dapat memprediksi panen secara tepat? Tidak. GDU mempersempit rentang waktu yang mungkin secara signifikan dibandingkan dengan penghitungan hari kalender, tetapi kekeringan, banjir, stres nutrisi, dan perbedaan varietas semuanya dapat menggeser tanggal sebenarnya.

Referensi

1. Gilmore, E. C., dan J. S. Rogers. "Heat Units as a Method of Measuring Maturity in Corn." Agronomy Journal, vol. 50, no. 10, 1958, hlm. 611–615.
2. McMaster, G. S., dan W. W. Wilhelm. "Growing Degree-Days: One Equation, Two Interpretations." Agricultural and Forest Meteorology, vol. 87, no. 4, 1997, hlm. 291–300.
3. Baskerville, G. L., dan P. Emin. "Rapid Estimation of Heat Accumulation from Maximum and Minimum Temperatures." Ecology, vol. 50, no. 3, 1969, hlm. 514–517.