物候學

物候學

物候學(phenology),來自希臘語“phaino”(顯現,顯示)和“logos”(學習)。它是對周期性生物現象的科學研究,如與氣候狀況相關的植物開花、動物遷移。

基本介紹

  • 中文名:物候學
  • 外文名:phenology
  • 簡介:以生物現象為主要對象
  • 古代中國最早的物候記載
發展史,古代,現代,古詩詞的物候,研究方法,觀測網信息,套用,發展趨勢,

發展史

古代

中國最早的物候記載,見於公元前一千年以前的《詩經·幽風·七月》,其後的《夏小正》、《呂氏春秋·十二紀》、《淮南子·時則訓》和《禮記·月令》等,則已經按月記載全年的物候歷了。而《逸周書·時訓解》更把全年分為七十二候,記有每候五天的物候,成為更加完善的物候歷,北魏時曾附屬於曆書。
物候學著作物候學著作
在西漢,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、豆蓼、芙蓉、菊、蜀葵萱草等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布、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《天曆》,其中《萌芽月令》就是以物候指導農時的月曆。
歐洲,古希臘的雅典人就已經編制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。

現代

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布的生物氣候定律
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套用,使物候學的研究在規律的探索和套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,大地漸漸從沉睡中甦醒過來。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裡,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。套用在農事活動里,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,煙臺要到立夏。兩地緯度相差無幾,但煙臺靠海,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。

古詩詞的物候

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。
比如“竹外桃花三兩枝,春江水暖鴨先知。”(蘇軾題惠崇《春江晚景》)早春天氣,鴨子最先感知春江水暖,嬉戲水中。
“天寒水鳥自相依,十百為群戲落暉。過盡行人都不起,忽聞冰響一齊飛。”(秦觀《還自廣陵》)晚冬時節,水鳥相依,一聲冰響,群鳥驚飛。鴨子與小鳥同是春天的使者。
黃梅時節家家雨,青草池塘處處蛙。”(趙師秀《約客》)詩中出現的三種物象,表明了春末夏初梅子黃熟時的節令特點。
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,藉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,小蠶獨臥斫桑稀。”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、餵蠶,忙碌不堪的情景,親切動人。而盧綸的“月黑雁飛高,單于夜遁逃。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。

研究方法

物候學的基本研究方法是平行觀測法,即同時觀測生物物候現象和氣象因子的變化,以研究其互相關系。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。
物候學大師竺可楨物候學大師竺可楨
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制自然歷和預報農時的基礎。
由於氣候分布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、山區垂直分布帶土地的合理利用、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。除對物候現象作巨觀研究外,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

觀測網信息

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。
監測圖監測圖

套用

將物候學套用於農業和氣候學研究。在農業方面:編制自然歷;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農業氣候區劃的指標或輔助指標。聯邦德國、美、、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

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

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