Lisää pohdintaa kasvukauden määrityksistä - More thoughts about the definitions of the growing season

On vielä syytä syventää, tarkentaa ja lisätä asioita kasvukauden ominaisuuksiin liittyen, kun kerran olen kajonnut asiaan kritiikillä. Yritin etsiä aiheesta tietoa lisää internetistä, mutta Ilmatieteen laitoksen sivujen lisäksi esim. Wikipedian sivuilla oleva tieto tehoisasta lämpösummasta ja kasvukaudesta antaa edelleen aihetta kritiikkiin. Kritiikin lisäksi teen tässä samalla ehdotuksia ongelmien ratkaisuun.

Wikipediasta käy ilmi tämä: "Suomessa kasvukausi määritellään alkaneeksi silloin, kun lumipeite on kadonnut aukeilta paikoilta, vuorokauden keskilämpötila on vähintään viitenä päivänä peräkkäin yli +5 °C ja paikallinen tehoisa lämpösumma ylittää 20 vuorokausiastetta sitä seuraavan viiden päivän aikana". Tuossa on ongelmana raja-arvon asettaminen tehoisan lämpösumman kertymiseen vielä tuon viiden päivän sarjan jälkeen. Tämä voi johtaa erääseen ongelmaan, joka ilmenee esim. seuraavasti. Voi käydä niin, että tuon +5 asteen ylittäviä päiviä kertyy alle viitenä päivänä peräkkäin, mutta esim. kolmena erillisenä jaksona ja joista kertyy yhteensä yli 5 päivää. Tällöin määritelmän mukainen kasvukausi ei ole kuitenkaan vielä alkanut, vaikka tehoisaa lämpösummaa olisi kertynyt jo paljonkin yli 20 vuorokausiastetta.

Tämä on myös yksi ongelma, joka vääristää ko. mallin ja todellisen ympäristön kasvun kehityksen toisistaan. Tuo tehoisan lämpösumman ns. määrittämätön kertyminen näkyy silti yllä mainitussakin tapauksessa luonnossa selvänä kasvuna. Kuten torstaina totesin, niin kasvit reagoivat käytännössä tiettyyn määrään lämpöä samalla tavalla joka kevät. Totesin myös, että kasvukautta kuvaavat määritelmät on kytkettävä tiukasti kasvien itsensä käyttäytymiseen, jotta kasvun ja määritysten välinen suhde ilmenee joka vuoden tilanteissa mahdollisimman samalla tavalla.

Yllä kuvattu ongelma ratkeaa seuraavalla tavalla; kyseistä määritelmää rukataan kasvien käyttäytymisen mukaan vuosittain tarpeen mukaan, jotta kasvun ja tehoisan lämpösumman välillä on vertailukelpoisuus vuosittain. Tämä vaatii havainnointikasvien tarkistamista maastossa. Havainnoinnin kriteeriksi otetaan tehoisan lämpösumman kertyminen siten, että mahdollisimman varhaiset kasvutilanteet tulevat kuvatuiksi tehoisan lämpösumman arvoilla. Tämä tarkoittaa siis myös alle 20 asteen arvoja. Käytännössä ym. tapauksessa tämä tapahtuu seuraavasti; kun määritelmän mukainen kasvukausi alkaa, niin kasvukauden tehoisaa lämpösummaa otetaan huomioon niiltä aikaisemmilta alle 5 päivän jaksoilta (jolloin oli yli +5 astetta) niin paljon, että lämpösumman arvo vastaa todellisessa ympäristössä kasvun määrää mahdollisimman hyvin verrattuna myös normaalitapauksen kasvun määrään.

Normaalitapaus (johon erikoistapausta verrataan) on siis se, että kasvukausi alkaa ns. nätisti suoraan viiden peräkkäisen päivän jälkeen ja alkupäivä on sen sarjan ensimmäinen päivä. Tuossa katkonaisessa tapauksessa kasvukauden alkupäiväksi määritellään se päivä, jolta asti tehoisaa lämpösummaa on otettu huomioon. Tämä koskee myös tapausta, jossa alle viiden päivän jakson ja yli viiden päivän jakson välissä on pitkä kylmä jakso, mutta ensimmäisen jakson aikana alkanut kasvu ei tuhoudu kylmän jakson aikana; kasvukausi alkaa ensimmäisen jakson valitusta päivästä. Näin eri vuosina tapahtuvat erikoistilanteetkin tulee sovitettua kasvien ehdoilla yhteismitallisiksi ja kasvien fenologisten tilanteiden ilmenemiseen ei synny suuria heittoja eri vuosien kesken vertaillen. Keväällä tapahtunut iso vääristymä vaikuttaa pitkälle jopa koko kasvukauteen laskettaessa tehoisaa lämpösummaa ja vertaamalla sitä eri vuosien kasvutilanteisiin.

Kasvukauden määrittäminen tarkasti tällä tavalla vaatii siis kasvien havainnointia ko. tarkastelupaikan (sääasema) ympäristössä. Tähän tarkoitukseen täytyy valita otos kasveja, joita seurataan joka vuosi silloin, kun kasvukauden alkaminen on todennäköistä. Otoksen tulee olla riittävän kattava; esim. 25 - 50 lajia puita, pensaita, köynnöksiä, sipulikasveja ja perennoja, niin kotimaisia kuin viljeltyjä. Otoksessa on oltava myös erilaisia kasvupaikkoja; varjoinen, puolivarjoinen ja aurinkoinen. Eteläseinustoja ja muita ns. vääristäviä paahdepaikkoja ei oteta mukaan. Lajivalikoimassa on huomioitava, että mukana on aina myös niitä lajeja, joilla kasvu näkyy ensimmäisenä. Varhaisimpien kasvutilanteiden ottaminen mittapuuksi on tärkeää sen takia, että ne symbolisesti kuvaavat kasvukauden alkua joka tapauksessa. Mahdolliset takatalvet ko. kasvun ilmettyä ovat vain tilapäisiä ja yleensä nopeasti poistuvia ilmiöitä keskellä luonnon uutta vuodenkierron vaihetta.

Tällaisen kasviotoksen valinta on tietenkin helppoa niillä sääasemapaikkakunnilla, missä on kasvitieteellinen puutarha. Muissa tapauksissa otos jää suppeaksi ja vaikeaksi kerätä. Tässä voidaan kuitenkin soveltaa sitä seikkaa, että kaikilla kasveilla on taipumus reagoida ilmenneeseen samaan määrään lämpöä suhteellisesti samaan tahtiin (vaikka eri kasveilla on siinä erilaiset kasvunopeudet). Niinpä saman tienoon vain yleisimpien lajien kytkeminen tarkoitukseen on silloin riittävää, kunhan on määritelty niiden varhaisimmat kasvuvaiheet tehoisan lämpösumman ensimmäisiin arvoihin verrattuna ja tämän suhde harvinaisempiin kasvitieteellisistä puutarhoista löytyviin lajeihin.

On huomioitava vielä se, mitä tarkoitetaan kasvukauden alkamisella maanviljelyn kannalta. Tämä on eri asia ja sitä ei tule sekoittaa yllä kuvatun termisen kasvukauden määritelmiin. Eri asian siitä tekee se, että maanviljelyssä käytetään pääasiassa yksivuotisia kasveja, jotka joudutaan tarkoituksella kylvämään joka kevät. Niiden kylvöajankohtaan ei vaikuta pelkästään lämpö eikä siten tehoisan lämpösumman kertyminen, vaan suuri rooli on myös maaperän käyttäytymisellä; lumen ja roudan sulaminen, kosteusolosuhteet ja maalajien erilaiset lämpenemisominaisuudet. Tämän takia maaperän kylvövaatimukset vaihtelevat joka vuosi epäsymmetrisesti ja aina eri tavalla verrattuna tehoisan lämpösumman kertymiseen ja siten monivuotisten kasvien kasvuun. Sen takia maanvijelyn kasvukauden alkua ei voida määrittää samalla tavalla symmetrisesti kuin termistä kasvukautta. Mielestäni maanviljelyyn liittyvää kasvukautta pitää kuvata yleensäkin eri termillä sekaannuksen välttämiseksi; termi "viljelykausi" olisi hyvä siinä.

Puutarha-alan kaupallisessa ulkoviljelyssä (hedelmät ja marjat) on käytössä melkein pelkästään monivuotisia lajeja, jolloin sen viljelykauden alkamisen kuvaamiseen sopii paremmin tuo terminen määritys. Se ei kuitenkaan kuvaa hallanarkojen kausikasvien viljelykauden alkamista, joka perustuu pelkästään hallanvaaran keskimääräiseen poistumisaikaan (eteläisessä Suomessa kesäkuun ensimmäisen viikon jälkeen). Puutarha-alalla on siis ainakin kaksi eri kasvukautta. Kolmas voisi olla se, kun routa on sulanut riittävästi tai sitä ei ole vielä syksyllä - talvella muodostunut; sula maa mahdollistaa monenlaisia istutustöitä jopa keskellä talvea. Näin puutarha-alan ulkokasvien kasvattamista kuvaamaan syntyy erikseen käsitteet; sulaviljelykausi, kasvukausi ja kesäviljelykausi (hallanaroille kasveille). Kasvihuoneilmiön voimistuessa sulaviljelykausi voi ilmetä viime talven tapaan keskellä talveakin.

Yhteenvetona voin siis vielä todeta, että kasvukauden määrittämisessä tarkoituksenmukaisinta on monitieteellinen lähestymistapa, jossa kasvien fenologinen käyttäytyminen on otettu määritysten pohjaksi ja sitä sovelletaan meteorologisten määritysten kanssa yhteen käytäntöön sopien. Näin saavutetaan mahdollisimman tarkka joka vuoteen sopiva tieteellinen ja empiirinen määritys kasvukauden alkamisen ja etenemisen ominaisuuksista. Se tosin on vielä vajaa siitä syystä, kun yksittäisiä kasvutilanteita voi esiintyä jopa keskellä talvea, kuten viime talvena kävi paikoin Etelä-Suomessa.

Tuo tehoisan lämpösumman laskentaan valittu raja-arvo +5 astetta on kuitenkin riittävän hyvä eikä sitä tule muuttaa. Alle +5 asteessa esiintyvät kasvutilanteet ovat vain poikkeuksia säännöstä ja sama koskee yli +5 asteen vuorokausikeskilämpötiloja keskellä talvea. Joskus ilmastonmuutos saattaa tosin kehittyä niin pitkälle, että selvää yleistä kasvua ja kasvukauden määritelmää voi olla monta päivää peräkkäin mihin aikaan tahansa joulu - helmikuussa. Viime joulukuussa näin kävi laajoilla alueilla Etelä-Suomessa ja tavallaan kasvukausi jatkui edelleen myöhään. Silloin kasvukauden voidaan kuitenkin katsoa päätyneen syksyllä - alkutalvella ko. lämmöstä huolimatta, kun suurin osa monivuotisista kasveista on siirtynyt kokonaan lepotilaan; ruska on kokonaan ohi, perennojen versot ovat kuolleet ja uutta kasvua ei ilmene yhtä paljon kuin vastaavissa lämpötiloissa keväällä maaliskuusta lähtien. Jossakin vaiheessa tulevaisuudessa saattaa olla kuitenkin tarpeen määrittää keskellä talveakin tapahtuvaa selvää kasvua termisesti ja sen suhdetta syksyllä ja keväällä tapahtuvaan kasvuun, mutta siitä joskus myöhemmin...



There is yet a reason to deepen, specify and add things regarding the properties of the growing season, since i have touched the matter with a critical view. I tried to find more information about the matter from the internet, but in addition to the pages of Finnish Meteorological Insitute the information about the effective temperature sum and the growing season in the pages of Wikipedia gives yet a reason for critizising. In addition to the critical view, i give suggestions to the solving of the problems.

There is revealed this in Wikipedia (finnish version): "In Finland the growing season is defined to have started then, when the snow cover have been disappeared from open areas, the daily average temperature is at least five days in a row more than +5 C and the local effective temperature sum is topping 20 degrees during the following five days after that". The problem in there is the setting of the limit into the accumulation of the effective temperature sum yet after that five day long period. This can lead to one problem, which appears for example in the following way; there may happen so, that those days reaching more than +5 C are accumulated less than five days in a row, but for example in three different periods and which are totalling more than 5 days. However the defined growing season haven't been started yet at this phase, allthough there would have been accumulated allready even much more than 20 degrees of the effective temperature sum.

This is also one problem, which is distorting the model in question and the proceeding of the growth in the real environment from each other. That so called undefined accumulation of the effective temperature sum is appearing also in the case mentioned above as a clear growth in nature though. As i mentioned in thursday, plants react practically to the certain amount of warmth in the same way every spring. I mentioned also, that the definitions describing the growing season must be strongly linked to the behaviour of the plants themselves, in order to keep the relationship between the growth and the definition to be appearing as much as possible in the same way in the cases of every year.

The problem described above will be solved in the following way; the definition in question is being tampered yearly according to the behaviour of the plants when needed, in order to keep the growth and the effective temperature sum to be comparable yearly. This requires checking of the observing plants in nature / environment. The accumulation of the effective temperature sum is being chosen as observing criteria in such a way, that earliest possible growing situations will be illustrated with the values of the effective temperature sum. So this means also the values under 20 degrees. In the case above this happens in the following way; as the growing season according to the definition begins, so the effective temperature sum from those previous periods of less than 5 days (when there was more than +5 C) is being counted for in so big amounts, that the value of the effective temperature sum corresponds as finely as possible the growth in the real environment as compared also to the amount of growth in the normal case.

So the normal case (where the extra case is being compared to) is that, where the growing season is starting so to speak neatly straight after five days in a row and the starting day is the first day of that series. In that fragmentary case the starting day of the growing season is being defined to be the day, from where the effective temperature sum has been counted for. This aplies also to the case, where there are a long cold period between a period of less than five days and a period of more than five days, but the growth started during the first period isn't being damaged due to the cold; the growing season starts from the chosen day of the first period. In this way also extra cases happening in different years will be suited to be comparable in the terms of the plants and there won't be appearing big differences in the phenological situations of the plants when compared between different years. A big distortion happened in spring will affect even far into the whole growing season, when calculated the effective temperature sum and compared that with growth conditions of different years.

So the defining of the growing season in this way sharply requires plant observation around the observation post (weather station). There must be selected a selection of plants for this purpose, which are being observed every year then, when the start of the growing season is propable. The selection must be comprehensive enough; for example 25 to 50 species of trees, shrubs, climbers, bulbous plants and perennials, both native and cultivated. The selection must include different localitys as well; shadowy, semishadowy and sunny. Southern walls and other such distorting scorching places aren't included. There must be noticed in the selection, that it contains always also those species, which are showing growth firstly. Picking the earliest growing stages as the measurement is important due to the fact, that they symbolize in any case the beginning of the growing season. Possible late wintry weather conditions since the started growth are only temporary and usually quickly disappearing phenomenons in the middle of the new phase of the nature's cycle of the year.

Choosing this kind of plant selection is of course easy in those weather station localitys, where there is a botanical garden. In other cases the selection will remain narrow and difficult to gather. However it is possible to aply here the fact, that all plants have the tendency to react to the same amount of warmth proportionally in the same rhythm (allthough different plants have different growing rates in there). Therefore linking only the most common species of the same region to the purpose is sufficient enough, if the earliest growing phases of them have been defined as compared to the first values of the effective temperature sum and the relation of this to the rarer species found in the botanical gardens.

It must be noticed yet, what one means with the start of the growing season from the agricultural point of view. This is a different matter and it mustn't be confused with the definitions of the effective temperature sum described above. It is the different matter because of the fact, that in agriculture there are used allmost entirely annual plants, which one have to sow in purpose every spring. Warmth and therefore the accumulation of the effective temperature sum only doesn't have an effect to the sowing time of them, but a big role is playing also the behaviour of the soil; melting of snow and the soil frost, humidity conditions and different warming properties of soil types. Due to this the sowing requirements of the soil are varying unsymmetrically every year and always differently as compared to the accumulation of the effective temperature sum and therefore to the growth of the perennial plants. Therefore the start of the growing season in agriculture cannot be defined in the same way symmetrically as the thermal growing season. From my point of view the growing season associating with agriculture should be described in general as well with a different term to avoid confusion; the term "cultivation season" would be fine in there.

In the commercial outdoors cultivation of horticulture (fruits and berries) there are used allmost entirely perennial species, in which case to describe the start of the cultivation season of them aplies that thermal definition better. However that doesn't describe the start of the growing season of the frost sensitive seasonal plants, which is based completely to the average disappearance time of the ground frost risk (in southern Finland after the first week of June). So there are at least two different growing seasons in horticulture. The third would be the case, where the soil frost have been melted enough or that haven't been formed yet in autumn / fall - winter; unfrozen soil makes possible many kinds of planting tasks even in the middle of winter. In this way to describe outdoors plant cultivation in horticulture there are formed separate terms; unfrozen cultivation season, growing season and summer cultivation season (for the frost sensitive plants). As the greenhouse effect strengthens the unfrozen cultivation season may appear in the middle of winter as well in the way of the last winter.

So as a summary i can say yet, that in the defining of the growing season a multi scientific approach is the most appropriate, where the phenological behaviour of the plants is taken as the foundation of the definitions and that is being applied together with the meteorological definitions fitting in practice. In this way there is reached as precise as possible every year fitting scientific and empiric definition about the properties of the start and proceeding of the growing season. Though, that is yet incomplete due to the reason, that single growing situations can appear even in the middle of winter, as it happened locally in southern Finland last winter.

However that limit of +5 C for the calculation of the effective temperature sum is good enough and it mustn't be altered. Growing situations happening in the conditions colder than +5 C are only exceptions to the rule and the same aplies also to the daily average temperatures warmer than +5 C in the middle of winter. Sometime the climate change may proceed so far though, that a common growing conditions and a definition of the growing season can be happening many days in a row at any time between December - February (in Finland). During last December this happened in large areas of southern Finland and in a way the growing season continued further late. However the growing season can be estimated to have ended during late autumn / fall - early winter despite the warmth in question, when most of the perennial plants have been turned into dormancy completely; fall colour season is completely over, the sprouts of perennials have been died and there isn't appearing new growth as much as in the corresponding temperatures of spring from March onwards. However at some point in the future there might be a need to define thermally a clear growth happening also in the middle of winter and its relation with the growth happening in autumn / fall and spring, but more about that sometime later...