Vekstgradsenheter Kalkulator | Spor Avlingsutvikling med VGE

Hva er en vekstgradsenhet?

En vekstgradsenhet (GDU), også kalt en vekstgraddag (GDD), er et mål på hvor mye varme en avling har mottatt på en bestemt dag. Bønder og agronomer summerer GDU-er fra såing og gjennom vekstsesongen for å forutsi når en avling vil nå et utviklingsstadium som oppkomst, blomstring eller modning. Denne kalkulatoren finner den daglige GDU-verdien ut fra dagens høyeste temperatur, laveste temperatur og avlingens grunntemperatur.

Det fungerer dårlig å telle kalenderdager alene, fordi en kjølig dag og en varm dag bringer en plante fremover i ulik grad. GDU løser dette ved å omdanne temperatur til en løpende poengsum for akkumulert varme.

Slik beregnes vekstgradsenheter

Alle avlinger har en grunntemperatur: punktet under hvilket utviklingen stopper. Under denne temperaturen går plantens vekstprosesser nesten helt i stå, så disse timene tilfører ingen GDU. For mais og soyabønner brukes vanligvis en grunntemperatur på 50°F (10 °C).

De fleste avlinger har også en praktisk øvre grense. Over omtrent 86°F (30 °C) fremskynder ekstra varme ikke utviklingen ytterligere og kan til og med stresse planten. Denne kalkulatoren bruker den modifiserte GDU-metoden (noen ganger kalt «mais»- eller Barger-metoden), som begrenser dagens maksimumstemperatur til 86°F (30 °C) og hever dagens minimumstemperatur til grunntemperaturen før gjennomsnittet beregnes. Formelen er:

$\text{GDU} = \frac{\text{avgrenset } T_{\text{max}} + \text{avgrenset } T_{\text{min}}}{2} - T_{\text{grunntemperatur}}$

Der hver temperatur først justeres slik:

• Hvis en temperatur er under grunntemperaturen, heves den til grunntemperaturen.
• Hvis en temperatur er over 86°F (30 °C), senkes den til 86°F (30 °C).
• Ellers forblir den uendret.

Hvis resultatet av formelen er negativt, rapporterer kalkulatoren 0, siden en avling ikke kan miste akkumulert varme. Fordi minimumstemperaturen først heves til grunntemperaturen, kan gjennomsnittet aldri bli lavere enn grunntemperaturen. Denne nedre grensen får derfor bare betydning hvis det angis en grunntemperatur over 86°F (30 °C).

Hvorfor temperaturene justeres først

Justeringstrinnet har større betydning enn det kan se ut til. Uten dette trinnet kunne en svært kald natt trukket døgnmiddeltemperaturen under grunntemperaturen og gitt en misvisende negativ eller nesten null poengsum, selv om planten vokste normalt i de varme dagtimene. Begrensningen av maksimumstemperaturen hindrer at uvanlig varme dager godskrives mer vekst enn planten faktisk kan utnytte. Fordi begge justeringene gjøres før gjennomsnittet beregnes, kan resultatet fra denne kalkulatoren avvike fra et vanlig, ubegrenset gjennomsnitt av dagens høyeste og laveste temperatur.

Regneeksempel

Eksempel 1: En varm dag med begrenset maksimumstemperatur

• Maksimumstemperatur: 92°F (33,3 °C)
• Minimumstemperatur: 68°F (20 °C)
• Grunntemperatur: 50°F (10 °C)

Maksimumstemperaturen er over 86°F og begrenses derfor: 92°F (33,3 °C) blir til 86°F (30 °C). Minimumstemperaturen, 68°F (20 °C), er allerede over grunntemperaturen og forblir derfor uendret.

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

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

Eksempel 2: En kjølig natt med hevet minimumstemperatur

• Maksimumstemperatur: 65°F (18,3 °C)
• Minimumstemperatur: 40°F (4,4 °C)
• Grunntemperatur: 50°F (10 °C)

Maksimumstemperaturen, 65°F (18,3 °C), ligger mellom grunntemperaturen og 86°F (30 °C) og forblir derfor uendret. Minimumstemperaturen, 40°F (4,4 °C), er under grunntemperaturen og heves derfor til 50°F (10 °C).

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

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

Eksempel 3: Følge en løpende totalsum

GDU-verdier legges sammen gjennom en vekstsesong. Tabellen nedenfor følger fem dager med en grunntemperatur på 50°F (10 °C).

På dag 3 er minimumstemperaturen på 45°F (7,22 °C) under grunntemperaturen og heves til 50°F (10 °C) før gjennomsnittet beregnes. Det gir (70 + 50) / 2 − 50 = 10,00 GDU. Dag 4 beregnes på samme måte: minimumstemperaturen på 40°F heves til 50°F, som gir (65 + 50) / 2 − 50 = 7,50 GDU. Etter fem dager har avlingen akkumulert 77,50 GDU.

Grunntemperaturer for ulike avlinger

Grunntemperaturen avhenger av avlingens opprinnelse og biologi. En avling som er avlet frem for et kjølig klima, tåler lavere temperaturer enn en som er avlet frem for tropene.

Dette er vanlige standardverdier fra rådgivningstjenester innen landbruket. Frøleverandører oppgir noen ganger en annen grunntemperatur for en bestemt sort, og denne verdien bør brukes i stedet når den er tilgjengelig.

Hva brukes vekstgradsenheter til?

Bønder bruker akkumulerte GDU-totaler til flere praktiske beslutninger:

• Forutsi utviklingsstadier. Frøselskaper publiserer omtrentlige GDU-totaler for utviklingsstadier som oppkomst, hannblomstring eller modning, slik at dyrkeren kan anslå når et stadium vil inntreffe i stedet for å gjette ut fra kalenderen.
• Velge såtidspunkt. Ved å sammenligne en sorts totale GDU-behov med den typiske GDU-akkumuleringen frem til den første høstfrosten, kan man se om sikkerhetsmarginen er stor nok til å så senere eller tidligere.
• Tidfeste skadedyrkontroll. Mange skadeinsekter utvikler seg etter sin egen varmedrevne tidsplan. Rådgivningstjenester publiserer GDU-terskler for når man bør begynne å lete etter bestemte skadedyr.
• Planlegge vanning og innhøsting. Fordi vannfølsomme utviklingsstadier som blomstring opptrer innenfor kjente GDU-intervaller, kan dyrkere forutse dem i stedet for å reagere i etterkant.

Historikk

Ideen om å summere temperaturer for å forutsi når planter utvikler seg, går tilbake til 1730-årene, da den franske vitenskapsmannen René Réaumur foreslo at summen av daglige temperaturer over en terskel kunne brukes til å forutsi når en plante ville nå et bestemt stadium. Forskere videreutviklet begrepet i de neste to århundrene ved å innføre grunntemperaturer som var spesifikke for hver avling. Metoden med varmeenheter for mais, som brukes av mange moderne kalkulatorer, inkludert den modifiserte metoden med en øvre temperaturgrense, kan spores tilbake til en artikkel fra 1958 av E. C. Gilmore og J. S. Rogers, som målte maisens modning ved hjelp av akkumulerte varmeenheter.

Ofte stilte spørsmål

Er en vekstgradsenhet det samme som en vekstgraddag? Ja. GDU og GDD viser til samme måling. Ulike regioner og organisasjoner foretrekker det ene eller det andre begrepet, men beregningen er identisk.

Hvorfor begrenser denne kalkulatoren maksimumstemperaturen til 86°F (30 °C)? Over omtrent 86°F (30 °C) slutter de fleste avlinger å få utviklingsmessig utbytte av ekstra varme og kan i stedet bli utsatt for varmestress. Begrensningen hindrer at én svært varm dag overvurderer dagens bidrag til planteveksten.

Hvorfor er resultatet mitt annerledes enn et enkelt gjennomsnitt av høyeste og laveste temperatur? Denne kalkulatoren justerer hver temperatur mot grunntemperaturen og grensen på 86°F (30 °C) før gjennomsnittet beregnes. En kald natt under grunntemperaturen heves til grunntemperaturen, og en varm dag over 86°F (30 °C) senkes til 86°F. Et vanlig gjennomsnitt av de opprinnelige høyeste og laveste temperaturene samsvarer ikke med denne kalkulatoren når en temperatur faller utenfor dette området.

Hvilken grunntemperatur bør jeg bruke? Bruk 50°F (10 °C) som grunntemperatur for mais, soyabønner og sorghum, 32°F (0 °C) for hvete og 60°F (16 °C) for bomull, med mindre en frøleverandør oppgir en annen verdi for en bestemt sort.

Hvordan følger jeg GDU gjennom en hel vekstsesong? Beregn den daglige GDU-verdien for hver dag fra såing eller oppspiring, og legg deretter hver dags verdi til en løpende totalsum. Sammenlign totalen med publiserte GDU-krav for det aktuelle utviklingsstadiet.

Kan GDU forutsi innhøstingen nøyaktig? Nei. Metoden avgrenser det sannsynlige tidsrommet betydelig sammenlignet med å telle kalenderdager, men tørke, oversvømmelser, næringsstress og sortsforskjeller kan alle forskyve den faktiske datoen.

Referanser

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