物候學
物候學
物候學是研究自然界植物和動物的季節性現象同環境的周期性變化之間的相互關係的科學,它主要通過觀測和記錄一年中植物的生長榮枯,動物的遷徙繁殖和環境的變化等,比較其時空分佈的差異,探索動植物發育和活動過程的周期性規律,及其對周圍環境條件的依賴關係,進而了解氣候的變化規律,及其對動植物的影響。
物候學著作
西漢,著名的農學著作《汜勝之書》有以物候為指標來確定耕種時期的記載,如“杏始華榮,輒耕輕土弱土;望杏花落,復耕。”至南末,浙江金華(婺州)人呂祖謙記載了南宋淳熙七年和八年(1180、1181)金華的物候,有臘梅、桃、李、梅、杏、紫荊、海棠、蘭、竹、豆蓼、芙蓉、蓮、菊、蜀葵和萱草等24種植物開花結果的日期,春鶯初到和秋蟲初鳴的時間,是世界上最早的實際觀測的物候記錄。
明代,李時珍的《本草綱目》所載的近2000種藥物中,有著極為豐富的植物物候資料,此書的第四十八、四十九兩卷記述了候鳥布穀鳥和杜鵑的地域分佈、鳴聲、音節和出現時間等,是鳥類物候的翔實記載。19世紀中葉,太平天國頒發的《天歷》,其中《萌芽月令》就是以物候指導農時的月曆。
在歐洲,古希臘的雅典人就已經編製了農用物候歷。英國馬香子孫五代,則從1736年起到20世紀40年代止,對植物、候鳥和昆蟲等27種動植物進行了長期觀測和記錄。這是歐洲年代最長的物候記錄。18世紀中葉,瑞典植物學家林奈所著《植物學哲學》一書,概述了物候學的任務,物候的觀測和分析方法,並組織了有18個點的觀測網。他是歐洲物候學的主要倡導者之一。
在德國,植物學家霍夫曼從19世紀90年代起建立了一個物候觀測網。他選擇34種植物作為中歐物候觀測的對象,親自觀測了40年。其後,又由其學生伊內接替。在美國,森林昆蟲學家霍普金斯於1918年提出了北美溫帶地區物候現象陸空間分佈的生物氣候定律。
在中國,現代物候學研究的奠基者是竺可楨。他在1934年組織建立的物候觀測網,是中國現代物候觀測的開端。在他的領導下,1962年,又組織建立了全國性的物候觀測網,進行系統的物候學研究。為了統一物候觀測標準,1979年又出版了《中國物候觀測方法》,逐年彙編出版《中國動植物物候觀測年報》。並寫出《大自然的語言》一文,現已收錄於人教版初二上的語文書中(精讀課文)。
20世紀50年代以來,由於各國物候觀測網的擴大,物候資料更加豐富了。更由於遙感技術和電子計算機等的應用,使物候學的研究在規律的探索和應用方面都得到了更大的發展。大自然的語言的內容:
立春過後,大地漸漸從沉睡中蘇醒過來。冰雪融化,草木萌發,各種花次第開放。再過兩個月,燕子翩然歸來。不久,布穀鳥也來了。於是轉入炎熱的夏季,這是植物孕育①果實的時期。到了秋天,果實成熟,植物的葉子漸漸變黃,在秋風中簌簌②地落下來。北雁南飛,活躍在田間草際的昆蟲也都銷聲匿跡③。到處呈現一片衰草連天的景象,準備迎接風雪載途④的寒冬。在地球上溫帶和亞熱帶區域里,年年如是,周而復始。
幾千年來,勞動人民注意了草木榮枯、候鳥去來等自然現象同氣候的關係,據以安排農事。杏花開了,就好像大自然在傳語要趕快耕地;桃花開了,又好像在暗示要趕快種穀子。布穀鳥開始唱歌,勞動人民懂得它在唱什麼:“阿公阿婆,割麥插禾⑤。”這樣看來,花香鳥語,草長鶯飛,都是大自然的語言。
這些自然現象,中國古代漢族勞動人民稱它為物候。物候知識在中國起源很早。古代流傳下來的許多農諺③就包含了豐富的物候知識。到了近代,利用物候知識來研究農業生產,已經發展為一門科學,就是物候學。物候學記錄植物的生長榮枯,動物的養育往來,如桃花開、燕子來等自然現象,從而了解隨著時節推移的氣候變化和這種變化對動植物的影響.
物候觀測使用的是“活的儀器”,是活生生的生物。它比氣象儀器複雜得多,靈敏得多。物候觀測的數據①反映氣溫、濕度等氣候條件的綜合,也反映氣候條件對於生物的影響。應用在農事活動里,比較簡便,容易掌握。物候對於農業的重要性就在這裡。下面是一個例子。
北京的物候記錄,1962年的山桃、杏花、蘋果、榆葉梅②、西府海棠、丁香、刺槐的花期比1961年遲十天左右,比1960年遲五六天。根據這些物候觀測資料,可以判斷北京地區1962年農業季節來得較晚。而那年春初種的花生等作物仍然是按照往年日期播種的,結果受到低溫的損害。如果能注意到物候延遲,選擇適宜的播種日期,這種損失就可能避免。
物候現象的來臨決定於哪些因素呢?
首先是緯度③。越往北桃花開得越遲,候鳥也來得越晚。值得指出的是物候現象南北差異的日數因季節的差別而不同。中國大陸性氣候顯著,冬冷夏熱。冬季南北溫度懸殊,夏季卻相差不大。在春天,早春跟晚春也不相同。如在早春三四月間,南京桃花要比北京早開20天,但是到晚春五月初,南京刺槐開花只比北京早10天。所以在華北常感覺到春季短促,冬天結束,夏天就到了。
經度①的差異是影響物候的第二個因素。凡是近海的地方,比同緯度的內陸,冬天溫和,春天反而寒冷。所以沿海地區的春天的來臨比內陸要遲若干天。如大連緯度在北京以南約1°,但是在大連,連翹③和榆葉梅的盛開都比北京要遲一個星期。又如濟南蘋果開花在四月中或穀雨節,煙台要到立夏。兩地緯度相差無幾,但煙台靠海,春天便來得遲了。
影響物候的第三個因素是高下的差異。植物的抽青、開花等物候現象在春夏兩季越往高處越遲,而到秋天喬木的落葉則越往高處越早。不過研究這個因素要考慮到特殊的情況。例如秋冬之交,天氣晴朗的空中,在一定高度上氣溫反比低處高。這叫逆溫層。由於冷空氣比較重,在無風的夜晚,冷空氣便向低處流。這種現象在山地秋冬兩季,特別是這兩季的早晨,極為顯著,常會發現山腳有霜而山腰反無霜。在華南丘陵區把熱帶作物引種在山腰很成功,在山腳反不適宜,就是這個道理。
此外,物候現象來臨的遲早還有古今的差異。根據英國南部物候的一種長期記錄,拿1741到1750年十年平均的春初七種喬木油青和開花日期同1921到1930年十年的平均值相比較,可以看出後者比前者早九天。就是說,春天提前九天。
物候學這門科學接近生物學中的生態學①和氣象學中的農業氣象學。物候學的研究首先是為了預報農時,選擇播種日期。此外還有多方面的意義。物候資料對於安排農作物區劃,確定造林和採集樹木種子的日期,很有參考價值,還可以利用來引種植物到物候條件相同的地區,也可以利用來避免或減輕害蟲的侵害。中國有很大面積的山區土地可以耕種,而山區的氣候、土壤對農作物的適應情況,有很多地方還有待調查。為了便利山區的農業發展,開展山區物候觀測是必要的。
物候學是關係到農業豐產的科學,我們要進一步加強物候觀測,懂得大自然的語言,爭取農業更大的豐收。
簡單些說,物候就是植物的萌發、開花、結果、凋謝和某些動物的遷徙、冬眠等活動,反映了氣候和節令的變化。從這個角度講,中國古詩歌中包容著極其豐富的物候知識。
黃巢《題菊花》說:“颯颯西風滿院栽,蕊寒香冷蝶難來。”菊花凋零,蝴蝶斂跡,雖不著一“秋”字,秋令的陣陣涼意卻撲面而來。
至於李白的《塞下曲》,則把讀者引向另一個世界:“五月天山雪,無花只有寒,笛中聞折柳,春色未曾看。”五月正值仲夏,在內地早已是百花凋謝之日,而地處西北邊塞的天山(祁連山)仍舊積雪覆蓋,無楊柳與花草,表明在黃河流域海拔超過四千多米的地方,既無夏季又無春秋的特點。由此不難看出內地跟塞外氣候的差異之大。
涉筆物候的古詩中往往會看到前人的農事和軍事活動。如范成大的《四時田園雜興》:“蝴蝶雙雙入菜花,日長無客到田家。”這兩句寫江南晚春鄉村的詩,借蝴蝶入菜花的描述襯托農夫農婦農事忙碌。再看文同的《早晴至報恩山寺》:“煙開遠水雙鷗落,日照高林一雉飛。大麥未收治圃晚,小蠶獨卧斫桑稀。”上聯描繪了一幅遠山高林、野鳥飛翔的生動畫圖;下聯寫了春夏之交農夫農婦收麥、整菜、採桑、喂蠶,忙碌不堪的情景,親切動人。而盧綸的“月黑雁飛高,單於夜遁逃。欲將輕騎逐,大雪滿弓刀”(《塞下曲》其三)則是寫行軍打仗:敵人夜逃,雁群驚飛,由此引起我軍大將的警惕,遂率領士兵追趕敵騎,充分表現了中華兒女的英雄氣概。
綜觀上述云云,可知我中古典詩歌的物候描寫,不單有文學方面的藝術價值,還是研究物候學及農業、軍事的可貴資料。
物候學大師竺可楨
系。主要是定點觀測生物物候現象的周年變化;按照統一的觀測方法組織物候觀測網,對物候現象同時進行觀測;在短期內(3~5天)使用汽車等交通工具進行小地區的物候觀測;通過地球資源衛星照片來分析農作物和植被的物候變化;通過試驗來研究物候期受氣候等因子影響時的生理機制。
各種生物物候現象的出現日期,雖然每年隨氣候條件變化而變,但在同一氣候區內,如果不受局地小氣候的影響,其先後順序每年保持不變。在不同的氣候區域內,由於生物品種和氣候條件的組合發生變化,物候現象的順序就會改變。物候現象的順序性是編製自然歷和預報農時的基礎。
由於氣候分佈的地帶性和非地帶性,物候現象隨緯度、經度和高度的變化具有推移性的特點。如1918年霍普金斯提出的生物氣候定律:在其它因素相同的條件下,北美溫帶地區,每向北移緯度1°向東移經度5°,或上升約122米,植物的階段發育在春天和初夏將各延期四天;在晚夏和秋天則各提前四天等等。
物候學研究已成為生態系統的分析和管理的一個方面,在物候區劃、農作物的合理配置、山區垂直分佈帶土地的合理利用、防止環境污染和三廢利用等方面,正進行著大量的物候學研究工作。除對物候現象作宏觀研究外,已經開始對植物器官內部形態的變化進行觀察研究。在研究氣象條件對生物物候影響方面,已開始利用人工氣候室進行實驗研究,及建立氣象條件和生物物候變化的數學模式等研究。
中國的物候學研究已取得的重要成果有:
現有的觀測網於1962年建立,由中國科學院地理研究所領導,約有60個觀測點,並規定全國共同觀測46種動
植物(木本植物33種、草本植物2種、動物11種),資料以年報形式出版。近年國家氣象局系統也進行自然物候和作物物候觀測,以農業物候觀測較有特色。
將物候學應用於農業和氣候學研究。在農業方面:編製自然歷;指示和預報季節的早晚;作為指示播種和除草的指標;掌握放蜂放牧的季節;預報蟲害的發生期;進行作物品種的生態分類;估計植物品種的種植季節和推廣範圍。在氣候方面:用物候方法作小區域和山區的氣候調查;研究歷史時期氣候變遷;用物候劃分季節。在林業方面:據其掌握採種和造林季節。在地理學方面:用物候和植物作為自然區劃或農業氣候區劃的指標或輔助指標。聯邦德國、美、蘇、日等國也很重視物候的觀測和研究,如聯邦德國現有2700個觀測點,60年代初建立了“歐洲國際物候觀測園網”。
發展趨勢和特點是:
①由偏重於農業氣象研究發展為偏重於生態研究;
②觀測精度有所提高,觀測植物的物種都選用相同的無性系;
③把新技術,如計算機製圖、遙感技術等用於觀測和研究。