Wzrost Roślin: Model Dni Temperaturowych

Dni rozwojowe: liczenie ciepła, a nie dni kalendarzowe

Rośliny nie rozwijają się według ustalonego kalendarza; ich rozwój zależy od zgromadzonego ciepła powyżej specyficznego dla gatunku progu. Model Dni Rozwojowych (GDD) formalizuje to: każdy dzień wnosi jednostki ciepła równe temu, jak bardzo średnia temperatura przekracza temperaturę bazową Tbase (temperaturę poniżej której rozwój w zasadzie przestaje), a etapy fenologiczne – wyłaniające się, kwitnienie, dojrzałość – są osiągane, gdy skumulowane GDD przecinają znane progi.

GDD(dzień) = max(0, (Tmax + Tmin)/2 − Tbase) GDDcum(dzień) = GDDcum(dzień−1) + GDD(dzień)

Żywe demo · Dni rozwojowe napędzają przejścia fenologiczne● ŻYWE

Często stosowane temperatury bazowe to około 10°C dla kukurydzy (cieplnego uprawu sezonowego) i około 0–5°C dla pszenicy (zimnego uprawu sezonowego, który może rozwijać się powoli nawet w pobliżu zera – wartość odzwierciedla tolerancję fizjologiczną zimna każdego gatunku. Dzień o średniej temperaturze 22°C wnosi 12 GDD dla kukurydzy (podstawa 10) ale 17–22 GDD dla pszenicy (podstawa 0–5): to samo pogoda oznacza inny postęp rozwoju dla różnych upraw, co jest całą zasadą używania Dni Rozwojowych zamiast surowych dat kalendarzowych do planowania siewu i przewidywania zbiorów.

GDD(day) = max(0, (Tmax + Tmin)/2 − Tbase)
GDDcum(day) = GDDcum(day−1) + GDD(day)

Ustalanie górnej wartości

Większość modeli również ustala górną granicę dla dziennej temperatury przed obliczeniem GDD, ponieważ tempo rozwoju większości upraw faktycznie stabilizuje się lub spada powyżej pewnego optymalnego poziomu – ekstremalne upały nie przyspieszają dalszego rozwoju i mogą uszkadzać tkanki. Często stosowaną metodą jest przycinanie Tmax do wartości około 30°C dla kukurydzy przed obliczeniem średniej, co oznacza, że ​​niezwykle gorący dzień wkładł jedynie swój ograniczony udział, a nie zawyżony. Prawdziwe modele upraw często wykorzystują ten prosty „GDD z ograniczeniami” jako lekkie przybliżenie bardziej rygorystycznej krzywej nieliniowej odpowiedzi temperatury i kształtu klapy.

W ten sposób model uwzględnia fakt, że wzrost roślin jest ograniczony przez temperaturę. Wzrost jest optymalny w określonym zakresie temperatur, a powyżej lub poniżej tego zakresu wzrost spowalnia lub zatrzymuje się. Ustalenie górnej wartości dla temperatury pozwala na bardziej realistyczne symulowanie wzrostu roślin.

Wilgotność gleby i fotoperiod regulują bazowy wskaźnik GDD

Akumulacja GDD zakłada, że temperatura jest jedynym czynnikiem ograniczającym, co jest prawdą tylko wtedy, gdy brakuje wody i światła. Stres związany z niedoborem wilgoci gleby spowalnia lub zatrzymuje rozwój nawet w ciepłe dni – roślina pod wpływem suszy nie może efektywnie wykorzystać dostępnych dla niej jednostek ciepła, dlatego realistyczne modele mnożą dzienna wartość GDD przez współczynnik stresu wyprowadzony z dostępnej wilgoci gleby w stosunku do potrzeb uprawy. Fotoperiod (godzina dnia) ma znaczenie dla gatunków wrażliwych na fotoperiody: wiele odmian pszenicy i niektóre kukurydzy nie przejdzie do kwitnienia, dopóki godzina dnia nie przekroczy progu, niezależnie od zgromadzonego ciepła, ponieważ wyzwalanie kwitnienia jest rzeczywistym, oddzielnym sygnałem oświetlenowym (mediowanym przez fotoreceptory fitochromu) nałożonym na zegar wegetatywnego rozwoju napędzanego temperaturą, a nie go zastępującym.

Od fenologii do plonu

Gdy model śledzi, w jakim etapie rozwoju znajduje się uprawa, potencjał plonowy wynika z tego, ile czasu i zasobów rośliny spędziła w najważniejszych fazach – dla zbóż zbożowych szczególnie wrażliwy jest okres napełniania ziarnami, dlatego stres cieplny lub susza skracające go (przyspieszające przejście uprawy przez progi GDD bez odpowiedniego gromadzenia zasobów) obniża plon nawet wtedy, gdy całkowita ilość zgromadzonego ciepła wydaje się wystarczająca. Dlatego też modele upraw oparte na GDD są wykorzystywane operacyjnie: agronomia pozwala na ustalenie terminu siewu tak, aby wrażliwe fazy rozwoju, takie jak kwitnienie, uniknęły przewidywalnych fal upałów lub okien przymrozkowych, oraz na prognozowanie dat zbiorów z wyprzedzeniem, kilgowo analizując trend zgromadzonego GDD w ciągu sezonu.

Frequently asked questions

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Plant Growth Simulator i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.