Calcolatore delle Unità Gradi di Crescita | Traccia lo Sviluppo delle Colture con UGC

Che cos'è un'unità termica di crescita?

Un'unità termica di crescita (GDU), chiamata anche giorno-termico di crescita (GDD), misura la quantità di calore ricevuta da una coltura in un determinato giorno. Gli agricoltori e gli agronomi sommano le GDU dalla semina per tutta la stagione per prevedere quando una coltura raggiungerà una fase come emergenza, fioritura o maturazione. Questo calcolatore ricava il valore giornaliero della GDU dalla temperatura massima, dalla temperatura minima e dalla temperatura di base della coltura.

Il semplice conteggio dei giorni di calendario non funziona bene, perché un giorno fresco e uno caldo fanno avanzare la pianta in misura diversa. La GDU risolve il problema trasformando la temperatura in un punteggio progressivo del calore accumulato.

Come calcolare le unità termiche di crescita

Ogni coltura ha una temperatura di base: il punto al di sotto del quale smette di svilupparsi. Al di sotto di tale temperatura, i processi di crescita della pianta rallentano fino quasi a fermarsi, quindi quelle ore non aggiungono alcuna GDU. Per il mais e la soia si usa comunemente una temperatura di base di 50°F (10 °C).

La maggior parte delle colture ha anche un limite superiore pratico. Al di sopra di circa 86°F (30 °C), il calore aggiuntivo non accelera ulteriormente lo sviluppo e può persino sottoporre la pianta a stress. Questo calcolatore usa il metodo GDU modificato (chiamato talvolta metodo del «mais» o di Barger), che limita la massima giornaliera a 86°F (30 °C) e porta la minima giornaliera alla temperatura di base prima di calcolare la media. La formula è:

$\text{GDU} = \frac{\text{limitata } T_{\text{max}} + \text{limitata } T_{\text{min}}}{2} - T_{\text{base}}$

Dove ogni temperatura viene prima modificata nel modo seguente:

• Se una temperatura è inferiore alla temperatura di base, viene portata alla temperatura di base.
• Se una temperatura è superiore a 86°F (30 °C), viene abbassata a 86°F (30 °C).
• Altrimenti viene lasciata invariata.

Se il risultato della formula è negativo, il calcolatore restituisce 0, poiché una coltura non può perdere calore accumulato. Poiché la temperatura minima viene prima portata alla temperatura di base, la media non può mai scendere al di sotto della base; quindi questo limite entra in gioco solo se viene inserita una temperatura di base superiore a 86°F (30 °C).

Perché le temperature vengono prima modificate

La fase di modifica è più importante di quanto sembri. Senza di essa, una notte molto fredda potrebbe portare la media giornaliera al di sotto della temperatura di base e produrre un punteggio negativo o vicino allo zero, anche se la pianta è cresciuta normalmente durante le ore diurne più calde. Limitare la temperatura massima impedisce che giornate insolitamente calde vengano conteggiate come se avessero prodotto più crescita di quella che una pianta può realmente utilizzare. Poiché entrambe le modifiche avvengono prima del calcolo della media, il risultato di questo calcolatore può differire da una semplice media non limitata della massima e della minima giornaliere.

Esempio svolto

Esempio 1: una giornata calda con la massima limitata

• Temperatura massima: 92°F (33,3 °C)
• Temperatura minima: 68°F (20 °C)
• Temperatura di base: 50°F (10 °C)

La massima è superiore a 86°F (30 °C), quindi viene limitata: 92°F (33,3 °C) diventa 86°F (30 °C). La minima, 68°F (20 °C), è già superiore alla temperatura di base, quindi rimane invariata.

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

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

Esempio 2: una notte fresca con la minima rialzata

• Temperatura massima: 65°F (18,3 °C)
• Temperatura minima: 40°F (4,4 °C)
• Temperatura di base: 50°F (10 °C)

La massima, 65°F (18,3 °C), è compresa tra la temperatura di base e 86°F (30 °C), quindi rimane invariata. La minima, 40°F (4,4 °C), è inferiore alla temperatura di base, quindi viene portata a 50°F (10 °C).

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

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

Esempio 3: monitoraggio del totale progressivo

I valori GDU vengono sommati nel corso della stagione. La tabella seguente segue cinque giorni con una temperatura di base di 50°F (10 °C).

Nel giorno 3, la minima di 45°F (7,22 °C) è inferiore alla temperatura di base e viene portata a 50°F (10 °C) prima del calcolo della media, ottenendo (70 + 50) / 2 − 50 = 10,00 GDU. Il giorno 4 funziona allo stesso modo: la minima di 40°F (4,4 °C) viene portata a 50°F (10 °C), ottenendo (65 + 50) / 2 − 50 = 7,50 GDU. Dopo cinque giorni, la coltura ha accumulato 77,50 GDU.

Temperature di base per coltura

La temperatura di base dipende dall'origine e dalla biologia della coltura. Una coltura selezionata per un clima fresco tollera temperature inferiori rispetto a una selezionata per i tropici.

Questi sono valori predefiniti comunemente usati secondo le indicazioni dei servizi di divulgazione agricola. I fornitori di sementi pubblicano talvolta una temperatura di base diversa per una specifica varietà; quando disponibile, va usato quel valore.

A cosa servono le unità termiche di crescita

Gli agricoltori usano i totali GDU accumulati per diverse decisioni pratiche:

• Prevedere le fasi di crescita. Le aziende sementiere pubblicano totali GDU approssimativi per tappe come emergenza, emissione del pennacchio o maturazione, così il coltivatore può stimare quando si verificherà una fase invece di basarsi sul calendario.
• Scegliere le date di semina. Confrontare il fabbisogno totale di GDU di una varietà con le GDU normalmente accumulate entro la prima gelata autunnale mostra se il margine di sicurezza è sufficiente per seminare più tardi o prima.
• Stabilire quando monitorare i parassiti. Molti insetti nocivi si sviluppano secondo un proprio calendario determinato dal calore. I servizi di divulgazione pubblicano soglie GDU che indicano quando iniziare il monitoraggio di specifici parassiti.
• Programmare l'irrigazione e la raccolta. Poiché le fasi di crescita sensibili all'acqua, come la fioritura, si verificano entro intervalli GDU noti, i coltivatori possono prevederle invece di intervenire a posteriori.

Storia

L'idea di sommare le temperature per prevedere le date di sviluppo delle piante risale agli anni 1730, quando lo scienziato francese René Réaumur propose di usare il totale delle temperature giornaliere superiori a una soglia per prevedere quando una pianta avrebbe raggiunto una determinata fase. Nei due secoli successivi, i ricercatori perfezionarono il concetto introducendo temperature di base specifiche per ogni coltura. Il metodo delle unità termiche del mais usato da molti calcolatori moderni, compreso il metodo modificato con un limite superiore della temperatura, risale a un articolo del 1958 di E. C. Gilmore e J. S. Rogers, che misurava la maturazione del mais usando unità termiche accumulate.

Domande frequenti

Un'unità termica di crescita è uguale a un giorno-termico di crescita? Sì. GDU e GDD indicano la stessa misura. Regioni e organizzazioni diverse preferiscono un termine o l'altro, ma il calcolo è identico.

Perché questo calcolatore limita la temperatura massima a 86°F (30 °C)? Al di sopra di circa 86°F (30 °C), la maggior parte delle colture smette di trarre benefici dallo sviluppo dal calore aggiuntivo e può invece subire stress termico. Limitare la temperatura massima impedisce che una singola giornata molto calda sovrastimi il contributo di quel giorno alla crescita della pianta.

Perché il mio risultato è diverso da una semplice media della massima e della minima? Questo calcolatore modifica ciascuna temperatura verso la temperatura di base e verso il limite di 86°F (30 °C) prima di calcolare la media. Una notte fredda al di sotto della temperatura di base viene portata alla temperatura di base, mentre una giornata calda al di sopra di 86°F (30 °C) viene abbassata a 86°F (30 °C). Una semplice media dei valori grezzi di massima e minima non coinciderà con quella del calcolatore quando una temperatura esce da questo intervallo.

Quale temperatura di base devo usare? Usare 50°F (10 °C) per il mais, la soia e il sorgo; 32°F (0 °C) per il frumento; e 60°F (16 °C) per il cotone, salvo che un fornitore di sementi specifichi un valore diverso per una particolare varietà.

Come si monitorano le GDU per un'intera stagione? Calcolare la GDU giornaliera per ogni giorno a partire dalla semina o dall'emergenza, quindi aggiungere il valore di ogni giorno a un totale progressivo. Confrontare il totale con i fabbisogni GDU pubblicati per la fase di crescita di interesse.

Le GDU possono prevedere con esattezza la raccolta? No. Restringono notevolmente l'intervallo probabile rispetto al conteggio dei giorni di calendario, ma siccità, allagamenti, stress nutrizionale e differenze tra varietà possono tutti modificare la data effettiva.

Riferimenti

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