Растущий дипломный день

Градусо-дни роста (GDD), также называемые единицами градуса 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 расцветет цветок , выйдет насекомое из состояния покоя или урожай достигнет зрелости . Считается, что GDD впервые был определен Реомюром в 1735 году. ^{[ 1 ]}

Введение

При отсутствии экстремальных условий, таких как несезонная засуха или болезни, растения растут кумулятивным ступенчатым образом, на который сильно влияет температура окружающей среды. Выращивание градуированных дней учитывает особенности местной погоды и позволяет садоводам прогнозировать (или, в теплицах , даже контролировать) темпы созревания растений.

Если на них не влияют другие факторы окружающей среды, такие как влажность, скорость развития многих растений от всходов до зрелости 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 роста (GD) определяется как количество градусов температуры выше определенного порога базовой температуры, который варьируется в зависимости от вида сельскохозяйственных культур. Базовая температура – это температура, ниже которой рост растений равен нулю. GD рассчитывается каждый день как максимальная температура плюс минимальная температура, деленная на 2, минус базовая температура. GDU накапливаются путем сложения вклада GD каждого дня по ходу сезона.

GDU могут использоваться для: оценки пригодности региона для производства конкретной культуры; оценить стадии роста сельскохозяйственных культур, сорняков или даже стадии жизни насекомых; прогнозировать сроки созревания и срезки кормовых культур; прогнозировать наилучшее время внесения удобрений или пестицидов; оценить тепловой стресс сельскохозяйственных культур; запланируйте интервал между датами посева, чтобы определить отдельные даты сбора урожая. Специфические индексы сельскохозяйственных культур, в которых используются отдельные уравнения для определения влияния дневной минимальной (ночной) и максимальной (дневной) температур на рост, называются тепловыми единицами сельскохозяйственных культур (CHU).

Расчет ГДД

GDD рассчитывается путем принятия интеграла тепла выше базовой температуры, ^{[ 2 ]} T _База (зависит от типа установки, см. раздел «Базовые условия»):

{\text{GDD}}=\int (T(t)-T_{\mathrm {base} })dt

(где интегрирование осуществляется за период времени с

T(t)>T_{\mathrm {base} }

).

Более простая, примерно эквивалентная формулировка использует среднее значение дневных максимальных и минимальных температур по сравнению с T _базой для расчета градусо-дней для данного дня. В виде уравнения:

{\text{GDD}}={\frac {T_{\mathrm {max} }+T_{\mathrm {min} }}{2}}-T_{\mathrm {base} }.

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

вариант А: Не менять $T_{\mathrm {min} }$ . Только если $(T_{\mathrm {max} }+T_{\mathrm {min} })/2<T_{\mathrm {base} }$ , набор $(T_{\mathrm {max} }+T_{\mathrm {min} })/2=T_{\mathrm {base} }$ . В результате GDD равен 0. Более компактно это можно записать так: ${\text{GDD}}=\max {\left({\frac {T_{\mathrm {max} }+T_{\mathrm {min} }}{2}}-T_{\mathrm {base} },0\right)}$

вариант Б: Изменить $T_{\mathrm {min} }<T_{\mathrm {base} }$ к $T_{\mathrm {min} }=T_{\mathrm {base} }$

GDD обычно измеряется от зимнего минимума. Любая температура ниже T _base устанавливается на T _base перед расчетом среднего значения . Аналогичным образом, максимальная температура обычно ограничивается 30 °C, поскольку большинство растений и насекомых не растут быстрее при температуре выше этой температуры. Однако некоторым растениям умеренного и тропического климата действительно необходимы дни при температуре выше 30 °C для созревания плодов или семян.

Пример расчета GDD

Например, день с максимальной температурой 23 °C и минимальной температурой 12 °C (и базовой температурой 10 °C) составит 7,5 GDD.

{\frac {23+12}{2}}-10=7.5

В качестве второго примера, день с максимальной температурой 13 °C и минимальной 5 °C (и базовой температурой 10 °C) будет способствовать:

версия А: 0 ГДД, как: $\max((13+5)/2-10,0)=0$ )
версия B: 1.5 GDD, т.к.: $(13+10)/2-10=1.5$

Развитие завода

Общее имя	Латинское название	Количество градусо-дней роста, базовый уровень 10 °C
гамамелис	Гамамелис виды.	начинает цвести при <1 ГДД
Красный клен	Красный клен	начинает цвести в 1-27 ГДД
Форзиция	Виды Форзиции .	начало цветения в 1-27 ГДД
Сахарный клен	Сахарный клен	начало цветения в 1-27 ГДД
Клен остролистный	Клён платаноидный	начинает цвести в 30-50 GDD
Белый ясень	Фраксинус американский	начинает цвести в 30-50 GDD
Яблоко	Malus виды.	начинает цвести в 50-80 GDD
Обыкновенная метла	Цитисус скопариус	начинает цвести в 50-80 GDD
Конский каштан	Эскулюс гиппокастанум	начало цветения в 80-110 GDD
Сирень обыкновенная	Обычный шприц	начало цветения в 80-110 GDD
Пляжная слива	Чернослив морской	полное цветение при 80-110 GDD
Черная саранча	Робиния псевдоакация	начинает цвести в 140-160 GDD
Катальпа	Красивая катальпа	начинает цвести в 250-330 GDD
Privet	Привет ПП.	начинает цвести в 330-400 GDD
Бузина	Самбук канадский	начинает цвести в 330-400 GDD
Вербейник фиолетовый	Бутылка ивы	начинает цвести в 400-450 GDD
Сумах	Рус тифина	начинает цвести в 450-500 GDD
Бабочка куст	Буддлея Давидии	начинает цвести в 550-650 GDD
Кукуруза (маис)	Зеа Мэйс	От 800 до 2700 GDD до зрелости урожая
Сухие бобы	обыкновенная фасоль	1100-1300 GDD до созревания в зависимости от сорта и почвенных условий.
Сахарная свекла	Бета обыкновенная	130 GDD до появления и 1400-1500 GDD до погашения
Ячмень	Ячмень обыкновенный	125-162 GDD до появления и 1290-1540 GDD до погашения
Пшеничный (твердый красный)	Яровая пшеница	143-178 GDD до появления и 1550-1680 GDD до погашения
Овес	Авена сатива	1500-1750 ГДД до погашения
Европейский кукурузный мотылек	Облачные устрицы	207 - Появление первых весенних бабочек.

Борьба с вредителями

насекомых также используют дни развития и выращивания Некоторые фермеры и садоводы для определения времени использования органических или биологических средств борьбы с вредителями или других методов борьбы с вредителями , чтобы они применяли процедуру или обработку в тот момент, когда вредитель наиболее уязвим. Например:

Личинки черной совки выросли настолько, что уже при 165 ГСД они начинают причинять экономический ущерб.
Кружевной жук Азалии появляется примерно в 130 GDD.
Самшитовый минер появляется примерно на 250 гвд.

Медоносные пчелы

Несколько пчеловодов в настоящее время исследуют корреляцию между ростом градусо-дней и жизненным циклом пчелиной семьи. ^{[ 3 ]}

Базовые показатели

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

Культуры

4,5 °C пшеница , ячмень , рожь , овес , льняное семя , салат , спаржа , ^{[ 4 ]}« консервные цели» ^{[ 5 ]}
8 °C подсолнечник , картофель ^{[ 4 ]}
10 °C кукуруза (включая сладкую кукурузу), сорго , рис , соевые бобы , помидоры , кофе , ^{[ 6 ]} виноград , фасоль , лимская фасоль ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}
30°C Министерство сельского хозяйства США измеряет зоны нагрева в ГДД выше 30°C; для многих растений это важно для созревания семян, например тростнику ( Phragmites ) требуется по крайней мере несколько дней для достижения этой температуры, чтобы созреть жизнеспособные семена.

Вредители

6 °C Стеблевое сверло
7 °C Кукурузный жучок
9 °C Люцерновый долгоносик
10 °C Черная совка , европейский кукурузный мотылек , стандартный фон для насекомых и клещей-вредителей древесных растений
11 °C Зелёный клеверный червь

Измененные градусные дни роста

В случае с некоторыми растениями для роста им не только требуется определенная минимальная температура, но они также перестают расти выше более высокой пороговой температуры. В таких случаях используется модифицированный градус-день роста : градус-дни роста рассчитываются по нижнему базовому уровню, затем по более высокому базовому уровню, который вычитается. Кукуруза является примером этого: она начинает расти при 10 °C и останавливается при 30 °C, а это означает, что любые градусо-дни роста при температуре выше 30 °C не учитываются. ^{[ 4 ]}

Единицы

GDD можно рассчитывать как в градусах Цельсия, так и в градусах Фаренгейта, однако их необходимо соответствующим образом конвертировать; за каждые 9 ГДД ^Ф есть 5 ГДД ^С, или в расчете конверсии:

ГДД ^С = 5/9 * ГДД ^Ф

Эквивалентной единицей, соответствующей Международной системе единиц, является кельвин - секунда . Количество кельвин-секунд на четыре порядка превышает соответствующий градусный день (1 градус-день Цельсия равен 8,64×10 ⁴ К·с; 1 градус-день по Фаренгейту равен 4,8×10. ⁴ К с).

См. также

Ссылки

В этой статье использованы общедоступные материалы из Джаспер Вомах. Отчет для Конгресса: Сельское хозяйство: Глоссарий терминов, программ и законов, издание 2005 г. Исследовательская служба Конгресса .

Примечания

^ Фершо де Реомюр, Рене Антуан (06 февраля 2023 г.). «Наблюдения за термометром, сделанные в Париже в 1735 году, по сравнению с теми, которые были сделаны ниже линии, на острове де Франс, в Алжире и на некоторых наших островах в Америке» (PDF) . Мемуары Королевской академии наук . Альтернативный URL .
^ Прентис, И. Колин; Крамер, Вольфганг; Харрисон, Сэнди П.; Лиманс, Рик; Монсеруд, Роберт А.; Соломон, Аллен М. (1992). «Специальный документ: модель глобального биома, основанная на физиологии и доминировании растений, свойствах почвы и климате» (PDF) . Журнал биогеографии . 19 (2): 117–134. Бибкод : 1992JBiog..19..117P . дои : 10.2307/2845499 . ISSN 0305-0270 . JSTOR 2845499 .
^ Эллсворт, Дениз (2 апреля 2015 г.). «Фенология и ее значение для пчеловодов» . Пчелиная культура . Проверено 18 мая 2017 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Объяснение растущих дней ученой степени» . Региональный климатический центр Среднего Запада . Архивировано из оригинала 26 марта 2019 года . Проверено 19 апреля 2019 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б «Глоссарий Национальной метеорологической службы: G» . Национальная метеорологическая служба . Проверено 7 февраля 2019 г.
^ Харамилло Р. А. и Гузман М. О. Взаимосвязь между температурой и ростом Coffea arabica L. var. Катурра. Сеникафе (Колумбия) 35(3):57-65. 1984.

Внешние ссылки

[1] Фершо де Реомюр, Рене Антуан (06 февраля 2023 г.). «Наблюдения за термометром, сделанные в Париже в 1735 году, по сравнению с теми, которые были сделаны ниже линии, на острове де Франс, в Алжире и на некоторых наших островах в Америке» (PDF) . Мемуары Королевской академии наук . Альтернативный URL .

[Prentice1992-2] Прентис, И. Колин; Крамер, Вольфганг; Харрисон, Сэнди П.; Лиманс, Рик; Монсеруд, Роберт А.; Соломон, Аллен М. (1992). «Специальный документ: модель глобального биома, основанная на физиологии и доминировании растений, свойствах почвы и климате» (PDF) . Журнал биогеографии . 19 (2): 117–134. Бибкод : 1992JBiog..19..117P . дои : 10.2307/2845499 . ISSN 0305-0270 . JSTOR 2845499 .

[3] Эллсворт, Дениз (2 апреля 2015 г.). «Фенология и ее значение для пчеловодов» . Пчелиная культура . Проверено 18 мая 2017 г.

[uillinois-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Объяснение растущих дней ученой степени» . Региональный климатический центр Среднего Запада . Архивировано из оригинала 26 марта 2019 года . Проверено 19 апреля 2019 г.

[nwsglossary-5] Перейти обратно: ^а ^б «Глоссарий Национальной метеорологической службы: G» . Национальная метеорологическая служба . Проверено 7 февраля 2019 г.

[6] Харамилло Р. А. и Гузман М. О. Взаимосвязь между температурой и ростом Coffea arabica L. var. Катурра. Сеникафе (Колумбия) 35(3):57-65. 1984.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]