Градус-день - Growing degree-day

Дни степени роста (GDD), также называемые единицами степени роста (GDU), являются эвристическим инструментом в фенологии . GDD - это мера накопления тепла, используемая садоводами , садоводами и фермерами для прогнозирования темпов развития растений и животных, таких как дата, когда цветок зацветет, насекомое выйдет из состояния покоя или урожай достигнет зрелости.

Вступление

В отсутствие экстремальных условий, таких как несезонная засуха или болезнь, растения растут кумулятивно, ступенчато, на что сильно влияет температура окружающей среды. Градусные дни учитывают особенности местной погоды и позволяют садовникам прогнозировать (или, в теплицах , даже контролировать) темп роста растений к зрелости.

Если на это не влияют другие факторы окружающей среды, такие как влажность, скорость развития многих растений от всходов до созревания зависит от дневной температуры воздуха. Поскольку многие события развития растений и насекомых зависят от накопления определенного количества тепла, можно предсказать, когда эти события должны произойти в течение вегетационного периода, независимо от разницы температур от года к году. Степень выращивания (GD) определяется как количество градусов температуры выше определенного порогового значения базовой температуры, которое варьируется в зависимости от вида сельскохозяйственных культур. Базовая температура - это температура, ниже которой рост растений прекращается. GD рассчитываются каждый день как максимальная температура плюс минимальная температура, деленная на 2, минус базовая температура. GDU накапливаются путем добавления ежедневных вкладов GD по ходу сезона.

GDU можно использовать для: оценки пригодности региона для выращивания определенной культуры; оценить стадии роста сельскохозяйственных культур, сорняков или даже стадии жизни насекомых; прогнозировать спелость и сроки среза кормовых культур; спрогнозировать наилучшее время внесения удобрений или пестицидов; оценить тепловую нагрузку на посевы; спланируйте интервалы между датами посадки, чтобы получить отдельные даты сбора урожая. Индексы для конкретных культур, которые используют отдельные уравнения для влияния дневных минимальных (ночных) и максимальных (дневных) температур на рост, называются тепловыми единицами (CHU).

Расчет GDD

GDD рассчитывается как интеграл тепла выше базовой температуры, T _base (зависит от типа растения, см. Раздел о базовых условиях):

{\ Displaystyle GDD = \ int (T (t) -T _ {\ mathrm {base}}) dt}

(где интеграция за период времени с ).

{\ Displaystyle Т (т)> Т _ {\ mathrm {base}}}

Более простой, примерно эквивалентная формулировка использует среднее значение ежедневных максимальных и минимальных температур по сравнению с Т _{основанием} . В виде уравнения:

{\ displaystyle GDD = {\ frac {T _ {\ mathrm {max}} + T _ {\ mathrm {min}}} {2}} - T _ {\ mathrm {base}}.}

Если минимальная температура T _min ниже _{базовой}T , возможны два варианта:

Вариант А: Не менять . Только если , установите . Результирующий GDD равен 0. Это можно записать более компактно: ${\ displaystyle T _ {\ mathrm {min}}}$ ${\ displaystyle (T _ {\ mathrm {max}} + T _ {\ mathrm {min}}) / 2 <T _ {\ mathrm {base}}}$ ${\ displaystyle (T _ {\ mathrm {max}} + T _ {\ mathrm {min}}) / 2 = T _ {\ mathrm {base}}}$ ${\ Displaystyle GDD = \ max {\ left ({\ frac {T _ {\ mathrm {max}} + T _ {\ mathrm {min}}} {2}} - T _ {\ mathrm {base}}, 0 \ right )}}$

вариант Б: изменить на ${\ displaystyle T _ {\ mathrm {min}} <T _ {\ mathrm {base}}}$ ${\ displaystyle T _ {\ mathrm {min}} = T _ {\ mathrm {base}}}$

GDD обычно измеряются от зимнего минимума. Любая температура ниже T _base устанавливается равной T _base перед вычислением среднего значения. Точно так же максимальная температура обычно ограничивается 30 ° C, потому что большинство растений и насекомых не растут быстрее при превышении этой температуры. Тем не менее, некоторым растениям с умеренно-теплым климатом и тропическим растениям действительно требуется выдержка при температуре выше 30 ° C для созревания плодов или семян.

Пример расчета GDD

Например, день с максимальным значением 23 ° C и минимальным значением 12 ° C (и базовым значением 10 ° C) будет давать 7,5 GDD.

{\ displaystyle {\ frac {23 + 12} {2}} - 10 = 7,5}

В качестве второго примера, день с максимумом 13 ° C и минимумом 5 ° C (и базовым значением 10 ° C) будет способствовать:

версия: 0 ДДГ, как: ) ${\ Displaystyle \ макс ((13 + 5) / 2-10,0) = 0}$
версия B: 1.5 GDD, как: ${\ displaystyle (13 + 10) /2-10=11.5-10=1.5}$

Развитие растений

Распространенное имя	Латинское название	Количество дней на градус роста при исходном уровне 10 ° C
Гамамелис	Hamamelis spp.	начинает цветение при <1 GDD
Красный клен	Acer rubrum	цветение начинается в 1-27 GDD.
Форзиция	Forsythia spp.	начало цветения 1-27 GDD
Кленовый сахар	Acer saccharum	начало цветения 1-27 GDD
Клен норвежский	Acer platanoides	цветение начинается в 30-50 GDD
Белый ясень	Fraxinus americana	цветение начинается в 30-50 GDD
Яблони	Malus spp.	цветение начинается в 50-80 г.
Веник обыкновенный	Cytisus scoparius	цветение начинается в 50-80 г.
Конского каштана	Aesculus hippocastanum	цветение начинается в 80-110 г.
Сирень обыкновенная	Syringa vulgaris	цветение начинается в 80-110 г.
Слива пляжная	Prunus maritima	полное цветение при 80-110 GDD
Черная саранча	Робиния псевдоакация	цветение начинается в 140-160 GDD.
Катальпа	Catalpa speciosa	цветение начинается в 250-330 GDD.
Бирючина	Ligustrum spp.	цветение начинается в 330-400 GDD.
Бузина	Самбукус канадский	цветение начинается в 330-400 GDD.
Вербейник пурпурный	Lythrum salicaria	цветение начинается в 400-450 GDD.
Сумах	Rhus typhina	цветение начинается при 450-500 GDD.
Куст бабочки	Buddleia davidii	цветение начинается в 550-650 GDD.
Кукуруза (кукуруза)	Zea Mays	От 800 до 2700 GDD до зрелости урожая
Сухие бобы	Phaseolus vulgaris	1100-1300 ГДД до зрелости в зависимости от сорта и почвенных условий
Сахарная свекла	Бета обыкновенная	130 GDD до появления и 1400-1500 GDD до погашения
Ячмень	Hordeum vulgare	125-162 GDD до появления и 1290-1540 GDD до погашения
Пшеница (твердый красный)	Triticum aestivum	143-178 GDD до появления и 1550-1680 GDD до погашения
Овес	Авена сатива	1500-1750 GDD до погашения
Кукурузный мотылек европейский	Остриния нубилалис	207 - Появление первых весенних бабочек

Борьба с вредителями

Некоторые фермеры и садоводы также используют дни развития и степени выращивания насекомых для определения времени использования органических или биологических методов борьбы с вредителями или других методов борьбы с вредителями, чтобы они применяли процедуру или обработку в точке, где вредители наиболее уязвимы. Например:

Личинки черной совки выросли настолько, что начали причинять экономический ущерб в 165 GDD.
Кружевной клоп из азалии появляется примерно в 130 GDD
Минера из самшита появляется примерно при 250 GDD.

Пчелы

Несколько пчеловодов сейчас изучают взаимосвязь между градусо-днями роста и жизненным циклом колонии медоносных пчел .

Исходные данные

Оптимальная базовая температура часто определяется экспериментально на основе жизненного цикла рассматриваемого растения или насекомого. Обычные исходные условия для сельскохозяйственных культур составляют 5 ° C для растений холодного сезона и 10 ° C для растений теплого сезона и развития большинства насекомых.

Посевы

4,5 ° C пшеница , ячмень , рожь , овес , льняное семя , салат , спаржа , « консервные цели»
8 ° C подсолнечник , картофель
10 ° C кукуруза (включая сладкую кукурузу), сорго , рис , соевые бобы , помидоры , кофе , виноград , фасоль , фасоль лима
30 ° C согласно измерениям USDA в тепловых зонах в GDD выше 30 ° C; для многих растений это важно для созревания семян, например, тростнику ( Phragmites ) требуется по крайней мере несколько дней для достижения этой температуры для созревания жизнеспособных семян.

Вредители

6 ° C Штроборез
7 ° C Кукурузный корень
9 ° C Люцерновый долгоносик
10 ° C Черная совка , кукурузный мотылек , стандартный базовый уровень для насекомых и клещей-вредителей древесных растений
11 ° C Зеленый клевер

Измененные дни степени роста

Некоторые растения не только требуют определенной минимальной температуры для роста, но и перестают расти выше более высокой пороговой температуры. В таких случаях используется модифицированный день степени роста : дни степени роста рассчитываются по более низкому базовому уровню, затем по более высокому базовому уровню, который вычитается. Примером этого является кукуруза : она начинает расти при 10 ° C и останавливается при 30 ° C, что означает, что любые градусо-дни роста выше 30 ° C не учитываются.

Единицы

GDD могут быть рассчитаны в градусах Цельсия или Фаренгейта, хотя они должны быть соответствующим образом преобразованы; на каждые 9 GDD ^F приходится 5 GDD ^C , или в расчете преобразования:

GDD ^C = 5/9 * GDD ^F

Эквивалентная единица измерения, соответствующая Международной системе единиц, - кельвин - секунда . Количество кельвин-секунд на четыре порядка больше, чем соответствующее градусо-день (1 градус-день по Цельсию равен 8,64 × 10 ⁴ К · с; 1 градус по Фаренгейту равен 4,8 · 10 ⁴ К · с).

Смотрите также

использованная литература

Эта статья включает материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Исследовательской службы Конгресса : Джаспер Вомач. «Отчет для Конгресса: Сельское хозяйство: Глоссарий терминов, программ и законов, издание 2005 г.» (PDF) . 404 ссылка

Languages

In other projects