Augšanas Pakāpju Vienību Kalkulators | Seko Kultūraugu Attīstībai ar APV

Kas ir augšanas grādu vienība?

Augšanas grādu vienība (GDU), ko sauc arī par augšanas grādu dienu (GDD), ir mērs tam, cik daudz siltuma kultūraugs ir saņēmis konkrētā dienā. Lauksaimnieki un agronomi saskaita GDU no sējas līdz sezonas beigām, lai prognozētu, kad kultūraugs sasniegs tādu attīstības stadiju kā sadīgšana, ziedēšana vai nogatavošanās. Šis kalkulators aprēķina dienas GDU vērtību, izmantojot dienas maksimālo un minimālo temperatūru, kā arī kultūrauga bāzes temperatūru.

Tikai kalendāro dienu skaitīšana nedarbojas pietiekami labi, jo vēsa un silta diena augu attīsta atšķirīgā mērā. GDU novērš šo problēmu, pārvēršot temperatūru kumulatīvā uzkrātā siltuma rādītājā.

Kā aprēķināt augšanas grādu vienības

Katram kultūraugam ir bāzes temperatūra — robežvērtība, zem kuras tā attīstība apstājas. Zem šīs temperatūras auga augšanas procesi palēninās gandrīz līdz nullei, tāpēc šīs stundas GDU nepalielina. Kukurūzai un sojai parasti izmanto bāzes temperatūru 50°F (10 °C).

Lielākajai daļai kultūraugu ir arī praktiska augšējā robeža. Virs aptuveni 86°F (30 °C) papildu siltums vairs nepaātrina attīstību un var pat radīt augam stresu. Šis kalkulators izmanto modificēto GDU metodi (dažkārt sauktu par „kukurūzas” jeb Bargera metodi), kas dienas maksimālo temperatūru ierobežo līdz 86°F un pirms vidējās vērtības aprēķināšanas paaugstina dienas minimālo temperatūru līdz bāzes temperatūrai. Formula ir šāda:

$\text{GDU} = \frac{\text{ierobežotā vērtība } T_{\text{max}} + \text{ierobežotā vērtība } T_{\text{min}}}{2} - T_{\text{bāzes vērtība}}$

Katru temperatūru vispirms pielāgo šādi:

• Ja temperatūra ir zemāka par bāzes temperatūru, to paaugstina līdz bāzes temperatūrai.
• Ja temperatūra ir augstāka par 86°F, to pazemina līdz 86°F.
• Pretējā gadījumā to nemaina.

Ja formulas rezultāts ir negatīvs, kalkulators uzrāda 0, jo kultūraugs nevar zaudēt uzkrāto siltumu. Tā kā minimālo temperatūru vispirms paaugstina līdz bāzes temperatūrai, vidējā vērtība nekad nevar būt zemāka par bāzes temperatūru, tāpēc šī apakšējā robeža tiek izmantota tikai tad, ja ievadīta bāzes temperatūra, kas pārsniedz 86°F (30 °C).

Kāpēc temperatūras vispirms tiek pielāgotas

Pielāgošanas posms ir nozīmīgāks, nekā varētu šķist. Bez tā ļoti auksta nakts varētu pazemināt dienas vidējo temperatūru zem bāzes temperatūras un radīt maldinoši negatīvu vai gandrīz nulles rādītāju, lai gan augs siltajās dienas stundās būtu normāli audzis. Maksimālās temperatūras ierobežošana neļauj neparasti karstām dienām uzrādīt lielāku augšanu, nekā augs faktiski spēj izmantot. Tā kā abas korekcijas tiek veiktas pirms vidējās vērtības aprēķināšanas, šī kalkulatora rezultāts var atšķirties no vienkārša, neierobežota dienas maksimālās un minimālās temperatūras vidējā.

Aprēķina piemērs

Piemērs 1: karsta diena ar ierobežotu maksimālo temperatūru

• Maksimālā temperatūra: 92°F
• Minimālā temperatūra: 68°F
• Bāzes temperatūra: 50°F (10 °C)

Maksimālā temperatūra pārsniedz 86°F, tāpēc tā tiek ierobežota: 92°F kļūst par 86°F. Minimālā temperatūra 68°F jau pārsniedz bāzes temperatūru, tāpēc tā netiek mainīta.

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

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

Piemērs 2: vēsa nakts ar paaugstinātu minimālo temperatūru

• Maksimālā temperatūra: 65°F
• Minimālā temperatūra: 40°F
• Bāzes temperatūra: 50°F (10 °C)

Maksimālā temperatūra 65°F atrodas starp bāzes temperatūru un 86°F, tāpēc tā paliek nemainīga. Minimālā temperatūra 40°F ir zemāka par bāzes temperatūru, tāpēc to paaugstina līdz 50°F.

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

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

Piemērs 3: kumulatīvās summas uzskaite

GDU vērtības sezonas laikā tiek saskaitītas. Tālāk redzamajā tabulā ir uzskaitītas piecas dienas ar bāzes temperatūru 50°F.

3. dienā minimālā temperatūra 45°F ir zemāka par bāzes temperatūru, tāpēc pirms vidējās vērtības aprēķināšanas to paaugstina līdz 50°F, iegūstot (70 + 50) / 2 − 50 = 10,00 GDU. 4. dienā rīkojas tāpat: minimālo temperatūru 40°F paaugstina līdz 50°F, iegūstot (65 + 50) / 2 − 50 = 7,50 GDU. Pēc piecām dienām kultūraugs ir uzkrājis 77,50 GDU.

Bāzes temperatūras dažādiem kultūraugiem

Bāzes temperatūra ir atkarīga no kultūrauga izcelsmes un bioloģijas. Vēsam klimatam selekcionēts kultūraugs panes zemāku temperatūru nekā tropiem selekcionēts kultūraugs.

Šīs ir lauksaimniecības konsultāciju dienestu norādījumos bieži izmantotās noklusējuma vērtības. Sēklu piegādātāji dažkārt konkrētai šķirnei publicē citu bāzes temperatūru; ja tāda ir pieejama, jāizmanto šī vērtība.

Kam izmanto augšanas grādu vienības

Lauksaimnieki uzkrāto GDU kopsummu izmanto vairākiem praktiskiem lēmumiem:

• Augšanas stadiju prognozēšana. Sēklu uzņēmumi publicē aptuvenās GDU kopsummas tādiem attīstības posmiem kā dīgšana, ziedēšana vai nogatavošanās, lai audzētājs varētu aplēst, kad iestāsies attiecīgā stadija, nevis spriest tikai pēc kalendāra.
• Sējas datumu izvēle. Salīdzinot šķirnes kopējo GDU nepieciešamību ar GDU daudzumu, kas parasti uzkrājas līdz pirmajām rudens salnām, var noteikt, vai drošības rezerve ļauj sēt vēlāk vai agrāk.
• Kaitēkļu novērošanas laika noteikšana. Daudzi kukaiņu kaitēkļi attīstās pēc sava, siltuma noteikta grafika. Konsultāciju dienesti publicē GDU sliekšņus, kas norāda, kad sākt konkrētu kaitēkļu novērošanu.
• Apūdeņošanas un ražas novākšanas plānošana. Tā kā pret ūdens trūkumu jutīgas augšanas stadijas, piemēram, ziedēšana, iestājas zināmā GDU diapazonā, audzētāji tās var paredzēt, nevis reaģēt pēc notikuma.

Vēsture

Ideja par temperatūru summēšanu augu attīstības datumu prognozēšanai radās jau 1730. gados, kad franču zinātnieks Renē Reomīrs ierosināja izmantot dienas temperatūru summu virs noteikta sliekšņa, lai prognozētu, kad augs sasniegs konkrētu attīstības stadiju. Turpmāko divu gadsimtu laikā pētnieki šo koncepciju pilnveidoja, ieviešot kultūraugiem raksturīgas bāzes temperatūras. Kukurūzas siltuma vienību metode, ko izmanto daudzi mūsdienu kalkulatori, tostarp modificētā metode ar augšējās temperatūras ierobežojumu, izriet no E. K. Gilmora un Dž. S. Rodžersa 1958. gada darba, kurā kukurūzas nogatavošanās tika noteikta pēc uzkrātajām siltuma vienībām.

Biežāk uzdotie jautājumi

Vai augšanas grādu vienība ir tas pats, kas augšanas grādu diena? Jā. GDU un GDD apzīmē vienu un to pašu mērījumu. Dažādos reģionos un organizācijās priekšroka tiek dota vienam vai otram terminam, taču aprēķins ir identisks.

Kāpēc šis kalkulators ierobežo maksimālo temperatūru līdz 86°F? Virs aptuveni 86°F lielākā daļa kultūraugu no papildu siltuma vairs negūst attīstības priekšrocības un tā vietā var ciest no karstuma stresa. Maksimālās temperatūras ierobežošana neļauj vienai ļoti karstai dienai pārspīlēt tās ieguldījumu auga augšanā.

Kāpēc mans rezultāts atšķiras no maksimālās un minimālās temperatūras vienkāršā vidējā? Šis kalkulators pirms vidējās vērtības aprēķināšanas pielāgo katru temperatūru bāzes temperatūrai un 86°F (30 °C) ierobežojumam. Aukstas nakts temperatūru, kas ir zemāka par bāzes temperatūru, paaugstina līdz bāzes temperatūrai, bet karstas dienas temperatūru virs 86°F pazemina līdz 86°F. Sākotnējo maksimālo un minimālo temperatūru vienkāršais vidējais nesakritīs ar šī kalkulatora rezultātu, ja kāda temperatūra būs ārpus šī diapazona.

Kāda bāzes temperatūra man jāizmanto? Kukurūzai, sojai un sorgo izmantojiet 50°F (10 °C); kviešiem — 32°F (0 °C); kokvilnai — 60°F (16 °C), ja vien sēklu piegādātājs konkrētai šķirnei nenorāda citu vērtību.

Kā uzskaitīt GDU visas sezonas laikā? Aprēķiniet katras dienas GDU, sākot ar sēju vai sadīgšanu, un pēc tam pieskaitiet katras dienas vērtību kumulatīvajai summai. Salīdziniet kopsummu ar publicētajām GDU prasībām attiecīgajai augšanas stadijai.

Vai GDU var precīzi prognozēt ražas novākšanas laiku? Nē. Salīdzinājumā ar kalendāro dienu skaitīšanu tas ievērojami sašaurina iespējamo laika periodu, taču sausums, plūdi, barības vielu trūkuma radīts stress un šķirņu atšķirības var mainīt faktisko datumu.

Atsauces

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