Grados-día en crecimiento

Herramienta heurística en fenología.

Los grados día de crecimiento (GDD), también llamados unidades de grados de crecimiento (GDU), son una herramienta heurística en fenología . Los GDD son una medida de acumulación de calor utilizada por horticultores , jardineros y agricultores para predecir las tasas de desarrollo de plantas y animales, como la fecha en que florecerá una flor , emergerá un insecto del letargo o alcanzará la madurez un cultivo . Se cree que GDD fue definido por primera vez por Reaumur en 1735. ^[1]

Introducción

En ausencia de condiciones extremas, como sequías fuera de temporada o enfermedades, las plantas crecen de forma acumulativa por pasos, lo que está fuertemente influenciado por la temperatura ambiente. Los grados día de crecimiento tienen en cuenta aspectos del clima local y permiten a los jardineros predecir (o, en invernaderos , incluso controlar) el ritmo de las plantas hacia la madurez.

A menos que otros factores ambientales como la humedad lo estresen, la tasa de desarrollo desde la emergencia hasta la madurez de muchas plantas depende de la temperatura diaria del aire. Debido a que muchos eventos de desarrollo de plantas e insectos dependen de la acumulación de cantidades específicas de calor, es posible predecir cuándo deberían ocurrir estos eventos durante una temporada de crecimiento, independientemente de las diferencias en las temperaturas de un año a otro. Los grados de crecimiento (GD) se definen como el número de grados de temperatura por encima de un cierto umbral de temperatura base, que varía entre las especies de cultivos. La temperatura base es aquella temperatura por debajo de la cual el crecimiento de las plantas es cero. Los GD se calculan cada día como la temperatura máxima más la temperatura mínima dividida por 2, menos la temperatura base. Los GDU se acumulan sumando la contribución de GD de cada día a medida que avanza la temporada.

Las GDU se pueden utilizar para: evaluar la idoneidad de una región para la producción de un cultivo en particular; estimar las etapas de crecimiento de cultivos, malezas o incluso etapas de vida de insectos; predecir la madurez y fechas de corte de cultivos forrajeros; predecir el mejor momento para la aplicación de fertilizantes o pesticidas; estimar el estrés térmico en los cultivos; Planifique el espaciamiento de las fechas de siembra para producir fechas de cosecha separadas. Los índices específicos de cultivos que emplean ecuaciones separadas para la influencia de las temperaturas mínima diaria (nocturna) y máxima (diurna) en el crecimiento se denominan unidades de calor de cultivo (CHU).

Cálculo de GDD

Los GDD se calculan tomando la integral del calor por encima de una temperatura base, ^[2] T _base (depende del tipo de planta, consulte la sección de referencia):

${\displaystyle GDD=\int (T(t)-T_{\mathrm {base} })dt}$      (donde la integración es durante el período de tiempo con ). ${\displaystyle T(t)>T_{\mathrm {base} }}$

Una formulación más simple, aproximadamente equivalente, utiliza el promedio de las temperaturas máximas y mínimas diarias en comparación con una _base T para calcular los grados-día para un día determinado. Como ecuación:

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

Si la temperatura mínima T _min es inferior a la T _base , existen dos variantes:

• Variante A: No cambiar . Sólo si , establezca . El GDD resultante es 0. Esto se puede escribir de forma más compacta como: ${\displaystyle T_{\mathrm {min} }}$ ${\displaystyle (T_{\mathrm {max} }+T_{\mathrm {min} })/2<T_{\mathrm {base} }}$ ${\displaystyle (T_{\mathrm {max} }+T_{\mathrm {min} })/2=T_{\mathrm {base} }}$ ${\displaystyle GDD=\max {\left({\frac {T_{\mathrm {max} }+T_{\mathrm {min} }}{2}}-T_{\mathrm {base} },0\right)}}$

• variante B: Cambiar a ${\displaystyle T_{\mathrm {min} }<T_{\mathrm {base} }}$ ${\displaystyle T_{\mathrm {min} }=T_{\mathrm {base} }}$

Los GDD generalmente se miden desde el mínimo invernal. Cualquier temperatura por debajo de T _base se establece en T _base antes de calcular el promedio. Asimismo, la temperatura máxima suele limitarse a 30 °C porque la mayoría de las plantas e insectos no crecen más rápido por encima de esa temperatura. Sin embargo, algunas plantas tropicales y de zonas templadas cálidas necesitan días con temperaturas superiores a 30 °C para madurar frutos o semillas.

Ejemplo de cálculo de GDD

Por ejemplo, un día con una máxima de 23 °C y una mínima de 12 °C (y una base de 10 °C) contribuiría con 7,5 GDD.

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

Como segundo ejemplo, un día con una máxima de 13 °C y una mínima de 5 °C (y una base de 10 °C) contribuiría:

• versión A: 0 GDD, como: ) ${\displaystyle \max((13+5)/2-10,0)=0}$
• versión B: 1.5 GDD, como: ${\displaystyle (13+10)/2-10=11.5-10=1.5}$

Desarrollo vegetal

Control de plagas

Algunos agricultores y horticultores también utilizan el desarrollo de insectos y los grados día de crecimiento para programar el uso de control de plagas orgánico o biológico u otros métodos de control de plagas , de modo que apliquen el procedimiento o tratamiento en el punto en que la plaga es más vulnerable. Por ejemplo:

• Las larvas del gusano cortador negro han crecido lo suficiente como para comenzar a causar daños económicos a los 165 GDD
• El insecto del encaje de azalea emerge alrededor de los 130 GDD
• El minador de hojas del boj emerge aproximadamente a los 250 GDD

abejas

Varios apicultores están investigando ahora la correlación entre los grados-día de crecimiento y el ciclo de vida de una colonia de abejas . ^[3]

Líneas de base

La temperatura base óptima a menudo se determina experimentalmente en función del ciclo de vida de la planta o insecto en cuestión. Los valores de referencia comunes para los cultivos son 5 °C para las plantas de estación fría y 10 °C para las plantas de estación cálida y la mayoría del desarrollo de insectos.

Cultivos

• 4,5 °C trigo , cebada , centeno , avena , linaza , lechuga , espárragos , ^[4] " para enlatar " ^[5]
• 8 °C girasol , patata ^[4]
• 10 °C maíz (incluido el maíz dulce), sorgo , arroz , soja , tomate , café , ^[6] uvas , judías verdes , habas ^{[4] [5]}
• 30 °C el USDA mide las zonas de calor en GDD por encima de 30 °C; Para muchas plantas, esto es importante para la maduración de las semillas; por ejemplo, la caña ( Phragmites ) requiere al menos algunos días para alcanzar esta temperatura para madurar semillas viables.

Plagas

• 6 °C Barrenador del tallo
• 7 °C Gusano de la raíz del maíz
• 9 °C Gorgojo de la alfalfa
• 10 °C Gusano cortador negro , barrenador europeo del maíz , referencia estándar para plagas de insectos y ácaros de plantas leñosas
• 11 °C Gusano de trébol verde

Grados día de crecimiento modificados

En el caso de algunas plantas, no sólo requieren una determinada temperatura mínima para crecer, sino que además dejarán de crecer por encima de un umbral de temperatura más cálido. En tales casos, se utiliza un grado día de crecimiento modificado : los grados día de crecimiento se calculan en la línea de base inferior y luego en la línea de base superior, que se resta. El maíz es un ejemplo de esto: comienza a crecer a 10 °C y se detiene a 30 °C, lo que significa que cualquier grado-día de crecimiento por encima de 30 °C no cuenta. ^[4]

Unidades

Los GDD pueden calcularse en grados Celsius o Fahrenheit, aunque deben convertirse adecuadamente; por cada 9 GDD ^F hay 5 GDD ^C , o en cálculo de conversión:

GDD ^C = 5/9 * GDD ^F

La unidad equivalente que cumple con el Sistema Internacional de Unidades es el kelvin - segundo . Una cantidad de kelvin-segundo es cuatro órdenes de magnitud mayor que el grado día correspondiente (1 grado día Celsius es 8,64×10 ⁴  K·s; 1 grado día Fahrenheit es 4,8×10 ⁴  K·s).

Ver también

• día de grado
• Temporada de crecimiento
• Grados día de calefacción
• Derivada del clima
• escala de winkler
• Fenología

Referencias

 Este artículo incorpora material de dominio público de Jasper Womach. Informe para el Congreso: Agricultura: Glosario de términos, programas y leyes, edición de 2005. Servicio de Investigación del Congreso .

Notas

1. Ferchault de Réaumur, René Antoine (6 de febrero de 2023). "Observaciones del termómetro, faites a Paris colgante l'annees 1735, comparas a celles qui ont ete faites sous la ligne, a l'Isle de France, a Alger et en quelques-unes de nos isles de l'Amerique" (PDF) . Memoria de la Academia Real de Ciencias . URL alternativa.
2. Prentice, I. Colin; Cramer, Wolfgang; Harrison, Sandy P.; Leemans, Rik; Monserud, Robert A.; Salomón, Allen M. (1992). "Documento especial: un modelo de bioma global basado en la fisiología y dominancia de las plantas, las propiedades del suelo y el clima" (PDF) . Revista de Biogeografía . 19 (2): 117-134. Código Bib : 1992JBiog..19..117P. doi :10.2307/2845499. ISSN  0305-0270. JSTOR  2845499.
3. Ellsworth, Denise (2 de abril de 2015). "Fenología y su valor para los apicultores". Cultura de las abejas . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
4. "Explicación de los grados día de crecimiento". Centro Climático Regional del Medio Oeste . Consultado el 19 de abril de 2019 .
5. "Glosario del Servicio Meteorológico Nacional: G". Servicio Meteorológico Nacional . Consultado el 7 de febrero de 2019 .
6. Jaramillo R., A. y Guzman M., O. Relación entre temperatura y crecimiento en Coffea arabica L. var. Caturra. Cenicafé (Colombia) 35(3):57-65. 1984.

enlaces externos

• Buena explicación de los cálculos del día de grados de crecimiento con ejemplos.
• GDD actuales en lo que va del año para ciudades seleccionadas de EE. UU.
• una tabla de GDD necesarios para las uvas
• GDD en diversas etapas de madurez para cultivos seleccionados
• Extensión Amherst de la Universidad de Massachusetts, Integrated Pest Management Tools, sitio web consultado en enero de 2005
• Calculadora GDD en línea
• Calculadora de grados día de crecimiento de césped para estadios deportivos y campos de golf