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 valore al di sotto del quale smette di svilupparsi. Sotto tale temperatura, i processi di crescita della pianta rallentano fino quasi a fermarsi, quindi quelle ore non aggiungono alcuna GDU. La temperatura di base del mais è 50°F (10 °C), e i modelli per la soia usano comunemente lo stesso valore.

Molte colture hanno anche un limite superiore. Per il mais è di circa 86°F (30 °C); oltre tale valore, il calore in più non accelera ulteriormente lo sviluppo e le condizioni diventano stressanti per la pianta. Questo calcolatore usa il metodo GDU modificato (chiamato talvolta metodo «del mais» o di Barger), che porta a 86°F (30 °C) le temperature massime giornaliere superiori a 86°F (30 °C) e a 50°F (10 °C) le minime giornaliere inferiori a 50°F (10 °C) prima di calcolare la media. Il calcolatore applica la stessa correzione con qualsiasi temperatura di base venga inserita. 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 riporta 0, perché una coltura non può perdere il calore accumulato.

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.

Esempi pratici

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 valori provengono dalle indicazioni dei servizi di divulgazione agricola. La Kansas State University indica limiti inferiori di temperatura di 50°F (10 °C) per il mais, 32°F (0 °C) per il frumento invernale, 46°F (7,78 °C) per il sorgo e 60°F (16 °C) per il cotone upland. La North Dakota State University usa 32°F (0 °C) come base per il frumento e i limiti del mais, 50°F (10 °C) e 86°F (30 °C), per la soia. Le unità termiche del cotone sono spesso chiamate «DD-60» perché usano una temperatura di base di 60°F (16 °C). I fornitori di sementi talvolta pubblicano una temperatura di base diversa per una varietà specifica, e quando è 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.

Cenni storici

L'idea di sommare le temperature giornaliere per prevedere lo sviluppo delle piante è molto più antica della moderna scienza del mais. Il metodo per il mais usato oggi da molti calcolatori fu sperimentato per la prima volta da E. C. Gilmore e J. S. Rogers nel 1958, che lo chiamarono «Effective Degrees». Nel 1969 G. L. Barger propose lo stesso metodo, con il nome di «Modified Growing Degree Days», come formula standard delle unità termiche per la National Oceanic and Atmospheric Administration degli Stati Uniti.

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)? Per il mais, il calore in più oltre circa 86°F (30 °C) non accelera lo sviluppo e la pianta può subire invece uno stress termico. Limitare la temperatura massima evita che un singolo giorno molto caldo 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 usare? I valori comuni sono 50°F (10 °C) per mais e soia, 46°F (7,78 °C) per il sorgo, 32°F (0 °C) per il frumento e 60°F (16 °C) per il cotone. Se il fornitore di sementi indica un valore per una particolare varietà, si usa quello.

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. North Dakota Agricultural Weather Network (NDAWN), North Dakota State University. Corn Growing Degree Days. Guida NDAWN alle GDD del mais — temperatura di base del mais di 50°F (10 °C); limite superiore di 86°F (30 °C), oltre il quale le condizioni sono stressanti.
2. Purdue University Agronomy. Heat Unit Concepts Related to Corn Development. Unità termiche del mais di Purdue — il metodo GDD modificato: massime superiori a 86°F (30 °C) portate a 86, minime inferiori a 50°F (10 °C) portate a 50; Gilmore e Rogers (1958) e Barger (1969).
3. Kansas State University Extension. Understanding Growing Degree Days (MF3740). K-State MF3740 — limiti inferiori di temperatura: mais 50°F, frumento invernale 32°F (0 °C), sorgo 46°F (7,78 °C), cotone upland 60°F (16 °C).
4. North Dakota Agricultural Weather Network (NDAWN). Wheat Growth Stage Prediction Using Growing Degree Days. Guida NDAWN alle GDD del frumento — soglia inferiore di 32°F (0 °C) per le GDD del frumento.
5. North Dakota Agricultural Weather Network (NDAWN). Growing Degree Day Model for North Dakota Soybean. Guida NDAWN alle GDD della soia — le soglie standard del mais di 50°F (10 °C) e 86°F (30 °C) usate per il modello della soia.
6. University of Georgia Cooperative Extension. Cotton Growth Monitoring and PGR Management (C 1244). Unità termiche del cotone UGA — modello di unità termiche del cotone con temperatura di base di 60°F (16 °C) (DD-60).