Augimo Laipsnių Vienetų Skaičiuoklė | Sekite Pasėlių Vystymąsi su GDU

Kas yra augimo laipsniadienis?

Augalų augimo šilumos vienetas (GDU), dar vadinamas augimo laipsniadieniu (GDD), yra rodiklis, parodantis, kiek šilumos pasėlis gavo tam tikrą dieną. Ūkininkai ir agronomai sumuoja GDU nuo pasėlio pasėjimo iki sezono pabaigos, kad nuspėtų, kada pasėlis pasieks tokį tarpsnį kaip sudygimas, žydėjimas ar subrendimas. Šis skaičiuotuvas apskaičiuoja dienos GDU reikšmę pagal aukščiausią ir žemiausią dienos temperatūrą bei pasėlio bazinę temperatūrą.

Vien kalendorinių dienų skaičiavimas nėra pakankamai tikslus, nes vėsi ir šilta diena augalą į priekį pastūmėja nevienodai. GDU išsprendžia šią problemą temperatūrą paversdamas kaupiamosios šilumos balu.

Kaip apskaičiuoti augimo laipsniadienius

Kiekvienas pasėlis turi bazinę temperatūrą – ribą, žemiau kurios jis nustoja vystytis. Žemiau šios temperatūros augalo augimo procesai beveik sustoja, todėl tos valandos neprideda GDU. Kukurūzams ir sojoms dažniausiai taikoma 50°F (10 °C) bazinė temperatūra.

Dauguma pasėlių taip pat turi praktinę viršutinę ribą. Aukštesnė nei maždaug 86°F (30 °C) temperatūra vystymosi nebespartina ir gali net sukelti augalui stresą. Šis skaičiuotuvas taiko modifikuotą GDU metodą (kartais vadinamą kukurūzų arba Bargerio metodu): apriboja aukščiausią dienos temperatūrą iki 86°F (30 °C) ir, prieš apskaičiuojant vidurkį, pakelia žemiausią dienos temperatūrą iki bazinės temperatūros. Formulė:

$\text{GDU} = \frac{\text{apribota } T_{\text{max}} + \text{apribota } T_{\text{min}}}{2} - T_{\text{bazinė temperatūra}}$

Kiekviena temperatūra pirmiausia koreguojama taip:

• Jei temperatūra yra žemesnė už bazinę temperatūrą, ji pakeliama iki bazinės temperatūros.
• Jei temperatūra yra aukštesnė už 86°F (30 °C), ji sumažinama iki 86°F (30 °C).
• Kitais atvejais ji nekeičiama.

Jei formulės rezultatas yra neigiamas, skaičiuotuvas pateikia 0, nes pasėlis negali prarasti sukauptos šilumos. Kadangi žemiausia temperatūra pirmiausia pakeliama iki bazinės, vidurkis niekada negali būti mažesnis už bazinę temperatūrą, todėl ši apatinė riba taikoma tik tada, kai įvedama aukštesnė nei 86°F bazinė temperatūra.

Kodėl temperatūros pirmiausia koreguojamos

Koregavimo etapas yra svarbesnis, nei gali atrodyti. Be jo labai šalta naktis galėtų sumažinti dienos vidurkį žemiau bazinės temperatūros ir duoti klaidinantį neigiamą arba beveik nulinį balą, nors šiltomis dienos valandomis augalas augo normaliai. Aukščiausios temperatūros ribojimas neleidžia neįprastai karštoms dienoms priskirti daugiau augimo, nei augalas iš tikrųjų gali panaudoti. Kadangi abu koregavimai atliekami prieš apskaičiuojant vidurkį, šio skaičiuotuvo rezultatas gali skirtis nuo paprasto neriboto dienos aukščiausios ir žemiausios temperatūrų vidurkio.

Išspręstas pavyzdys

Pavyzdys 1: karšta diena su apribota aukščiausia temperatūra

• Aukščiausia temperatūra: 92°F (33,3 °C)
• Žemiausia temperatūra: 68°F (20 °C)
• Bazinė temperatūra: 50°F (10 °C)

Aukščiausia temperatūra viršija 86°F, todėl ji apribojama: 92°F tampa 86°F. Žemiausia temperatūra, 68°F, jau yra aukštesnė už bazinę temperatūrą, todėl nekeičiama.

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

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

Pavyzdys 2: vėsi naktis su pakelta žemiausia temperatūra

• Aukščiausia temperatūra: 65°F (18,3 °C)
• Žemiausia temperatūra: 40°F (4,4 °C)
• Bazinė temperatūra: 50°F (10 °C)

Aukščiausia temperatūra, 65°F, yra tarp bazinės temperatūros ir 86°F, todėl nekeičiama. Žemiausia temperatūra, 40°F, yra žemesnė už bazinę temperatūrą, todėl pakeliama iki 50°F.

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

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

Pavyzdys 3: kaupiamosios sumos sekimas

GDU reikšmės sumuojamos per visą sezoną. Toliau pateiktoje lentelėje sekamos penkios dienos, kurioms taikoma 50°F (10 °C) bazinė temperatūra.

3-iąją dieną minimali 45°F temperatūra yra žemesnė už bazinę, todėl prieš apskaičiuojant vidurkį pakeliama iki 50°F; gaunama (70 + 50) / 2 − 50 = 10,00 GDU. 4-oji diena skaičiuojama taip pat: minimali 40°F (4,4 °C) temperatūra pakeliama iki 50°F (10 °C); gaunama (65 + 50) / 2 − 50 = 7,50 GDU. Po penkių dienų pasėlis sukaupia 77,50 GDU.

Bazinės temperatūros pagal pasėlius

Bazinė temperatūra priklauso nuo pasėlio kilmės ir biologijos. Vėsiam klimatui išvestas pasėlis toleruoja žemesnę temperatūrą nei tropikams išvestas pasėlis.

Tai yra žemės ūkio konsultavimo rekomendacijose dažnai naudojamos numatytosios reikšmės. Sėklų tiekėjai kartais nurodo kitokią konkrečios veislės bazinę temperatūrą; jei tokia reikšmė pateikta, reikia naudoti ją.

Kam naudojami augimo laipsniadieniai

Ūkininkai sukauptas GDU sumas naudoja keliems praktiniams sprendimams:

• Augimo tarpsniams prognozuoti. Sėklų įmonės skelbia apytiksles GDU reikšmes, reikalingas tokiems etapams kaip sudygimas, šluotelės pasirodymas ar branda, todėl augintojas gali numatyti, kada etapas prasidės, užuot sprendęs vien pagal kalendorių.
• Sėjos datoms parinkti. Palyginus veislės bendrą GDU poreikį su įprastai iki pirmųjų rudens šalnų sukaupiamu GDU kiekiu, galima nustatyti, ar saugos atsarga leidžia sėti vėliau arba anksčiau.
• Kenkėjų stebėjimo laikui nustatyti. Daugelis vabzdžių kenkėjų vystosi pagal nuo šilumos priklausantį ciklą. Žemės ūkio konsultavimo tarnybos skelbia GDU ribas, nurodančias, kada pradėti stebėti konkrečius kenkėjus.
• Drėkinimui ir derliaus nuėmimui planuoti. Kadangi vandeniui jautrūs augimo tarpsniai, pavyzdžiui, žydėjimas, vyksta žinomuose GDU intervaluose, augintojai gali jiems pasiruošti iš anksto, o ne reaguoti po įvykio.

Istorija

Idėja sumuoti temperatūrą siekiant prognozuoti augalų vystymosi datas siekia 1730-uosius metus, kai prancūzų mokslininkas René Réaumur pasiūlė naudoti bendrą dienos temperatūrų, viršijančių tam tikrą ribą, sumą augalo tam tikro tarpsnio pradžiai prognozuoti. Per kitus du šimtmečius tyrėjai šią sampratą patobulino, įvesdami konkretiems pasėliams taikomas bazines temperatūras. Kukurūzų šilumos vienetų metodas, kurį taiko daugelis šiuolaikinių skaičiuotuvų, įskaitant modifikuotą metodą su viršutine temperatūros riba, kildinamas iš E. C. Gilmore'o ir J. S. Rogerso 1958 m. straipsnio, kuriame kukurūzų subrendimas vertintas pagal sukauptus šilumos vienetus.

Dažnai užduodami klausimai

Ar augimo laipsniadienis yra tas pats, kas augimo laipsnių diena? Taip. GDU ir GDD reiškia tą patį matą. Skirtinguose regionuose ir organizacijose pirmenybė teikiama vienam arba kitam terminui, tačiau skaičiavimas yra identiškas.

Kodėl šis skaičiuotuvas apriboja aukščiausią temperatūrą ties 86°F? Kai temperatūra viršija maždaug 86°F (30 °C), dauguma pasėlių nebegauna vystymuisi naudos iš papildomos šilumos ir vietoj to gali patirti karščio stresą. Aukščiausios temperatūros ribojimas neleidžia vienai ypač karštai dienai pervertinti jos indėlio į augalo augimą.

Kodėl mano rezultatas skiriasi nuo paprasto aukščiausios ir žemiausios temperatūrų vidurkio? Šis skaičiuotuvas prieš apskaičiuodamas vidurkį kiekvieną temperatūrą koreguoja bazinės temperatūros ir 86°F (30 °C) ribos atžvilgiu. Šalta naktis, kai temperatūra yra žemesnė už bazinę, pakeliama iki bazinės temperatūros, o karšta diena, kai temperatūra viršija 86°F (30 °C), sumažinama iki 86°F (30 °C). Paprastas neapdorotų aukščiausios ir žemiausios temperatūrų vidurkis nesutaps su šio skaičiuotuvo rezultatu, kai temperatūra nepatenka į šį intervalą.

Kokią bazinę temperatūrą turėčiau naudoti? Kukurūzams, sojoms ir sorgams naudokite 50°F (10 °C), kviečiams – 32°F (0 °C), o medvilnei – 60°F, nebent sėklų tiekėjas konkrečiai veislei nurodo kitokią reikšmę.

Kaip sekti GDU per visą sezoną? Apskaičiuokite kiekvienos dienos GDU nuo sėjos arba sudygimo pradžios, tada kiekvienos dienos reikšmę pridėkite prie kaupiamosios sumos. Palyginkite sumą su paskelbtais dominančio augimo tarpsnio GDU poreikiais.

Ar GDU gali tiksliai prognozuoti derliaus nuėmimo datą? Ne. Palyginti su kalendorinių dienų skaičiavimu, jis gerokai susiaurina tikėtiną laikotarpį, tačiau faktinė data gali pasislinkti dėl sausros, užmirkimo, maisto medžiagų stygiaus sukelto streso ir veislės ypatumų.

Šaltiniai

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