Graaduren Calculator | Volg Gewasontwikkeling met GDU

Wat is een groeigraadeenheid?

Een groeigraadeenheid (GDU), ook wel een groeigraad-dag (GDD) genoemd, is een maat voor de hoeveelheid warmte die een gewas op een bepaalde dag heeft ontvangen. Boeren en agronomen tellen de GDU's vanaf het zaaien gedurende het seizoen bij elkaar op om te voorspellen wanneer een gewas een ontwikkelingsstadium zoals opkomst, bloei of rijpheid bereikt. Deze calculator berekent de dagelijkse GDU-waarde op basis van de maximumtemperatuur en minimumtemperatuur van een dag en de basistemperatuur van een gewas.

Alleen kalenderdagen tellen werkt niet goed, omdat een koele dag en een warme dag een plant in verschillende mate vooruithelpen. GDU's lossen dit op door temperatuur om te zetten in een doorlopende score van opgehoopte warmte.

Groeigraadeenheden berekenen

Elk gewas heeft een basistemperatuur: het punt waaronder de ontwikkeling stopt. Onder die temperatuur vertragen de groeiprocessen van de plant tot vrijwel niets, waardoor die uren geen GDU's opleveren. Voor maïs en sojabonen wordt doorgaans een basistemperatuur van 50°F (10 °C) gebruikt.

De meeste gewassen hebben ook een praktische bovengrens. Boven ongeveer 86°F (30 °C) versnelt extra warmte de ontwikkeling niet verder en kan de plant zelfs stress ondervinden. Deze calculator gebruikt de gemodificeerde GDU-methode (soms de methode van "maïs" of Barger genoemd). Daarbij wordt de dagelijkse maximumtemperatuur begrensd op 86°F (30 °C) en wordt de dagelijkse minimumtemperatuur vóór het middelen verhoogd tot de basistemperatuur. De formule is:

$\text{GDU} = \frac{\text{begrensd } T_{\text{max}} + \text{begrensd } T_{\text{min}}}{2} - T_{\text{basis}}$

Elke temperatuur wordt eerst als volgt aangepast:

• Als een temperatuur lager is dan de basistemperatuur, wordt deze verhoogd tot de basistemperatuur.
• Als een temperatuur hoger is dan 86°F (30 °C), wordt deze verlaagd tot 86°F (30 °C).
• Anders blijft de temperatuur ongewijzigd.

Als het resultaat van de formule negatief is, geeft de calculator 0 aan, omdat een gewas geen opgehoopte warmte kan verliezen. Omdat de minimumtemperatuur eerst wordt verhoogd tot de basistemperatuur, kan het gemiddelde nooit lager zijn dan de basis. Deze ondergrens speelt dus alleen een rol als een basistemperatuur boven 86°F (30 °C) wordt ingevoerd.

Waarom de temperaturen eerst worden aangepast

De aanpassingsstap is belangrijker dan het lijkt. Zonder deze stap kan een zeer koude nacht het daggemiddelde onder de basistemperatuur brengen en een misleidende negatieve of bijna-nulscore opleveren, ook al groeide de plant normaal tijdens de warme uren overdag. Door de maximumtemperatuur te begrenzen, wordt voorkomen dat ongewoon warme dagen meer groei opleveren dan een plant daadwerkelijk kan benutten. Omdat beide aanpassingen vóór het middelen plaatsvinden, kan het resultaat van deze calculator afwijken van een gewoon, onbegrensd gemiddelde van de maximum- en minimumtemperatuur van de dag.

Uitgewerkt voorbeeld

Voorbeeld 1: Een warme dag met een begrensde maximumtemperatuur

• Maximumtemperatuur: 92°F (33,3 °C)
• Minimumtemperatuur: 68°F (20 °C)
• Basistemperatuur: 50°F (10 °C)

De maximumtemperatuur ligt boven 86°F (30 °C) en wordt daarom begrensd: 92°F wordt 86°F (30 °C). De minimumtemperatuur, 68°F (20 °C), ligt al boven de basistemperatuur en blijft daarom ongewijzigd.

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

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

Voorbeeld 2: Een koele nacht met een verhoogde minimumtemperatuur

• Maximumtemperatuur: 65°F (18,3 °C)
• Minimumtemperatuur: 40°F (4,4 °C)
• Basistemperatuur: 50°F (10 °C)

De maximumtemperatuur, 65°F (18,3 °C), ligt tussen de basistemperatuur en 86°F (30 °C) en blijft dus ongewijzigd. De minimumtemperatuur, 40°F (4,4 °C), ligt onder de basistemperatuur en wordt daarom verhoogd tot 50°F (10 °C).

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

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

Voorbeeld 3: Een lopend totaal bijhouden

GDU-waarden worden gedurende een seizoen bij elkaar opgeteld. De onderstaande tabel volgt vijf dagen met een basistemperatuur van 50°F (10 °C).

Op dag 3 ligt de minimumtemperatuur van 45°F (7,22 °C) onder de basistemperatuur en wordt deze vóór het middelen verhoogd tot 50°F (10 °C). Dit geeft (70 + 50) / 2 − 50 = 10,00 GDU. Dag 4 werkt op dezelfde manier: de minimumtemperatuur van 40°F (4,4 °C) wordt verhoogd tot 50°F (10 °C), wat (65 + 50) / 2 − 50 = 7,50 GDU oplevert. Na vijf dagen heeft het gewas 77,50 GDU opgehoopt.

Basistemperaturen per gewas

De basistemperatuur hangt af van de oorsprong en biologie van het gewas. Een gewas dat voor een koel klimaat is gekweekt, verdraagt lagere temperaturen dan een gewas dat voor de tropen is gekweekt.

Dit zijn veelgebruikte standaardwaarden uit voorlichtingsrichtlijnen voor de landbouw. Zaadleveranciers publiceren soms een andere basistemperatuur voor een specifieke variëteit; als die beschikbaar is, moet die waarde worden gebruikt.

Waarvoor groeigraadeenheden worden gebruikt

Boeren gebruiken opgetelde GDU-totalen voor verschillende praktische beslissingen:

• Groeistadia voorspellen. Zaadbedrijven publiceren geschatte GDU-totalen voor mijlpalen zoals opkomst, pluimvorming of rijpheid. Zo kan een teler inschatten wanneer een stadium wordt bereikt, in plaats van alleen op de kalender af te gaan.
• Zaaidata kiezen. Door de totale GDU-behoefte van een variëteit te vergelijken met het aantal GDU's dat doorgaans vóór de eerste herfstvorst wordt opgebouwd, kan worden vastgesteld of er voldoende veiligheidsmarge is om later of eerder te zaaien.
• Plaagmonitoring plannen. Veel insectenplagen ontwikkelen zich volgens hun eigen, door warmte gestuurde schema. Voorlichtingsdiensten publiceren GDU-drempelwaarden voor het moment waarop de monitoring van specifieke plagen moet beginnen.
• Irrigatie en oogst plannen. Omdat watergevoelige groeistadia, zoals de bloei, binnen bekende GDU-bereiken optreden, kunnen telers erop anticiperen in plaats van achteraf te reageren.

Geschiedenis

Het idee om temperatuur op te tellen om de ontwikkelingsdata van planten te voorspellen dateert uit de jaren 1730, toen de Franse wetenschapper René Réaumur voorstelde dat de som van de dagelijkse temperaturen boven een drempel kon worden gebruikt om te voorspellen wanneer een plant een bepaald stadium zou bereiken. Onderzoekers verfijnden het concept in de daaropvolgende twee eeuwen door gewasspecifieke basistemperaturen te introduceren. De methode met maïswarmte-eenheden die door veel moderne calculators wordt gebruikt, waaronder de gemodificeerde methode met een bovengrens voor de temperatuur, gaat terug op een artikel uit 1958 van E. C. Gilmore en J. S. Rogers, waarin de rijpheid van maïs werd gemeten aan de hand van opgehoopte warmte-eenheden.

Veelgestelde vragen

Is een groeigraadeenheid hetzelfde als een groeigraad-dag? Ja. GDU en GDD verwijzen naar dezelfde meting. Verschillende regio's en organisaties geven de voorkeur aan de ene of de andere term, maar de berekening is identiek.

Waarom begrenst deze calculator de maximumtemperatuur op 86°F (30 °C)? Boven ongeveer 86°F (30 °C) halen de meeste gewassen geen ontwikkelingsvoordeel meer uit extra warmte en kunnen ze juist hittestress ondervinden. Door de maximumtemperatuur te begrenzen, wordt voorkomen dat één zeer warme dag de bijdrage van die dag aan de plantengroei overschat.

Waarom wijkt mijn resultaat af van een eenvoudig gemiddelde van de maximum- en minimumtemperatuur? Deze calculator past elke temperatuur aan richting de basistemperatuur en de bovengrens van 86°F (30 °C) voordat het gemiddelde wordt berekend. Een koude nacht onder de basistemperatuur wordt verhoogd tot de basistemperatuur en een warme dag boven 86°F (30 °C) wordt verlaagd tot 86°F (30 °C). Een gewoon gemiddelde van de ruwe maximum- en minimumtemperatuur komt niet overeen met deze calculator wanneer een temperatuur buiten dat bereik valt.

Welke basistemperatuur moet ik gebruiken? Gebruik 50°F (10 °C) voor maïs, sojabonen en sorghum; 32°F (0 °C) voor tarwe; en 60°F (16 °C) voor katoen, tenzij een zaadleverancier voor een bepaalde variëteit een andere waarde opgeeft.

Hoe houd ik GDU's gedurende een volledig seizoen bij? Bereken voor elke dag vanaf het zaaien of de opkomst de dagelijkse GDU en tel de waarde van elke dag op bij een lopend totaal. Vergelijk het totaal met de gepubliceerde GDU-behoefte voor het betreffende groeistadium.

Kan GDU de oogstdatum exact voorspellen? Nee. De waarschijnlijke periode wordt er aanzienlijk smaller door dan wanneer alleen kalenderdagen worden geteld, maar droogte, overstroming, nutriëntenstress en verschillen tussen variëteiten kunnen de werkelijke datum allemaal verschuiven.

Referenties

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