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 выращивания учитывают особенности местной погоды и позволяют садовникам прогнозировать (или, в теплицах , даже контролировать) темпы 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 путем взятия интеграла тепла выше базовой температуры [1] T base (зависит от типа растения, см. Раздел о базовых условиях):
- (где интеграция происходит за период времени с ).
Более простой, примерно эквивалентная формулировка использует среднее значение ежедневных максимальных и минимальных температур по сравнению с Т основанием . В виде уравнения:
Если минимальная температура T min ниже базовой T , возможны два варианта:
- вариант А: не менять . Только если, набор . Результирующий GDD равен 0. Это можно записать более компактно:
- вариант Б: Изменить к
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.
В качестве второго примера, день с максимальным значением 13 ° C и минимальным значением 5 ° C (и базовым значением 10 ° C) будет способствовать:
- версия A: 0 GDD, как: )
- версия B: 1.5 GDD, как:
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 гг. |
Веник обыкновенный | Cytisus scoparius | цветение начинается в 50-80 гг. |
Конского каштана | Aesculus hippocastanum | цветение начинается в 80-110 г / сут. |
Сирень обыкновенная | Syringa vulgaris | цветение начинается в 80-110 г / сут. |
Слива пляжная | Prunus maritima | полное цветение при 80-110 GDD |
Черная акация | 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 гсд 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
Дни развития и роста насекомых также используются некоторыми фермерами и садоводами 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 наносить 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 . [2]
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 , [3] « консервные цели» [4]
- 8 ° C подсолнечник , картофель [3]
- 10 ° С кукурузой ( в том числе сладкой кукурузы), сорго , риса , соевых бобов , томатов , кофе , [5] винограда , оснастку бобы , фасоль [3] [4]
- 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. [3]
Единицы измерения
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
- День степени
- Сезон созревания
- Степень нагрева день
- Погодные производные
- Шкала Винклера
- Фенология
Рекомендации
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) .
Заметки
- ^ Прентис, И. Колин; Крамер, Вольфганг; Харрисон, Сэнди П .; Лиманс, Рик; Monserud, Robert A .; Соломон, Аллен М. (1992). «Специальная статья: модель глобального биома, основанная на физиологии и преобладании растений, свойствах почвы и климате». Журнал биогеографии . 19 (2): 117–134. DOI : 10.2307 / 2845499 . ISSN 0305-0270 . JSTOR 2845499 .
- ^ Эллсуорт, Дениз (2 апреля 2015 г.). «Фенология и ее значение для пчеловодов» . Пчеловодство . Проверено 18 мая 2017 года .
- ^ а б в г «Объяснение дней возрастающей степени» . Региональный климатический центр Среднего Запада . Проверено 19 апреля 2019 года .
- ^ а б «Глоссарий национальной метеорологической службы: G» . Национальная служба погоды . Проверено 7 февраля 2019 года .
- ↑ Jaramillo R., A. и Guzman M., O. Взаимосвязь между температурой и ростом Coffea arabica L. var. Катурра. Сеникафе (Колумбия) 35 (3): 57-65. 1984 г.
Внешние ссылки
- Хорошее объяснение расчетов в день повышения квалификации с примерами
- Текущие GDD с начала года до даты для выбранных городов США
- таблица необходимых для винограда GDD
- GDD на разных стадиях зрелости для выбранных культур
- Расширение Амхерста Массачусетского университета, Интегрированные инструменты борьбы с вредителями, доступ к веб-сайту был осуществлен в январе 2005 г.
- Онлайн-калькулятор GDD
- Калькулятор дней роста газона для спортивных стадионов и полей для гольфа