物候学著作中国最早的物候记载,见于公元前一千年以前的《诗经·幽风·七月》,其后的《夏小正》、《吕氏春秋·十二
纪》、《淮南子·时则训》和《礼记·月令》等,则已经按月记载全年的物候历了。而《逸周书·时训解》更把全年分为七十二候,记有每候五天的物候,成为更加完善的物候历,北魏时曾附属于历书。
在西汉,著名的农学着作《汜胜之书》有以物候为指标来确定耕种时期的记载,如“杏始华荣,辄耕轻土弱土;望杏花落,复耕。”至南末,浙江金华(婺州)人吕祖谦记载了南宋淳熙七年和八年(1180、1181)金华的物候,有腊梅、桃、李、梅、杏、紫荆、海棠、兰、竹、豆蓼、芙蓉、莲、菊、蜀葵和萱草等24种植物开花结果的日期,春莺初到和秋虫初鸣的时间,是世界上最早的实际观测的物候记录。
明代,李时珍的《本草纲目》所载的近2000种药物中,有着极为丰富的植物物候资料,此书的第四十八、四十九两卷记述了候鸟布谷鸟和杜鹃的地域分布、鸣声、音节和出现时间等,是鸟类物候的翔实记载。19世纪中叶,太平天国颁发的《天历》,其中《萌芽月令》就是以物候指导农时的月历。
在欧洲,古希腊的雅典人就已经编制了农用物候历。英国马香子孙五代,则从1736年起到20世纪40年代止,对植物、候鸟和昆虫等27种动植物进行了长期观测和记录。这是欧洲年代最长的物候记录。18世纪中叶,瑞典植物学家林奈所着《植物学哲学》一书,概述了物候学的任务,物候的观测和分析方法,并组织了有18个点的观测网。他是欧洲物候学的主要倡导者之一。
在德国,植物学家霍夫曼从19世纪90年代起建立了一个物候观测网。他选择34种植物作为中欧物候观测的对象,亲自观测了40年。其后,又由其学生伊内接替。在美国,森林昆虫学家霍普金斯于1918年提出了北美温带地区物候现象陆空间分布的生物气候定律。
在中国,现代物候学研究的奠基者是竺可桢。他在1934年组织建立的物候观测网,是中国现代物候观测的开端。在他的领导下,1962年,又组织建立了全国性的物候观测网,进行系统的物候学研究。为了统一物候观测标准,1979年又出版了《中国物候观测方法》,逐年汇编出版《中国动植物物候观测年报》。并写出《大自然的语言》一文,现已收录于人教版初二上的语文书中(精读课文)。
20世纪50年代以来,由于各国物候观测网的扩大,物候资料更加丰富了。更由于遥感技术和电子计算机等的应用,使物候学的研究在规律的探索和应用方面都得到了更大的发展。大自然的语言的内容:
立春过后,大地渐渐从沉睡中苏醒过来。冰雪融化,草木萌发,各种花次第开放。再过两个月,燕子翩然归来。不久,布谷鸟也来了。于是转入炎热的夏季,这是植物孕育①果实的时期。到了秋天,果实成熟,植物的叶子渐渐变黄,在秋风中簌簌②地落下来。北雁南飞,活跃在田间草际的昆虫也都销声匿迹③。到处呈现一片衰草连天的景象,准备迎接风雪载途④的寒冬。在地球上温带和亚热带区域里,年年如是,周而复始。
几千年来,劳动人民注意了草木荣枯、候鸟去来等自然现象同气候的关系,据以安排农事。杏花开了,就好像大自然在传语要赶快耕地;桃花开了,又好像在暗示要赶快种谷子。布谷鸟开始唱歌,劳动人民懂得它在唱什么:“阿公阿婆,割麦插禾⑤。”这样看来,花香鸟语,草长莺飞,都是大自然的语言。
这些自然现象,中国古代汉族劳动人民称它为物候。物候知识在中国起源很早。古代流传下来的许多农谚③就包含了丰富的物候知识。到了近代,利用物候知识来研究农业生产,已经发展为一门科学,就是物候学。物候学记录植物的生长荣枯,动物的养育往来,如桃花开、燕子来等自然现象,从而了解随着时节推移的气候变化和这种变化对动植物的影响.
物候观测使用的是“活的仪器”,是活生生的生物。它比气象仪器复杂得多,灵敏得多。物候观测的数据①反映气温、湿度等气候条件的综合,也反映气候条件对于生物的影响。应用在农事活动里,比较简便,容易掌握。物候对于农业的重要性就在这里。下面是一个例子。
北京的物候记录,1962年的山桃、杏花、苹果、榆叶梅②、西府海棠、丁香、刺槐的花期比1961年迟十天左右,比1960年迟五六天。根据这些物候观测资料,可以判断北京地区1962年农业季节来得较晚。而那年春初种的花生等作物仍然是按照往年日期播种的,结果受到低温的损害。如果能注意到物候延迟,选择适宜的播种日期,这种损失就可能避免。
物候现象的来临决定于哪些因素呢?
首先是纬度③。越往北桃花开得越迟,候鸟也来得越晚。值得指出的是物候现象南北差异的日数因季节的差别而不同。中国大陆性气候显着,冬冷夏热。冬季南北温度悬殊,夏季却相差不大。在春天,早春跟晚春也不相同。如在早春三四月间,南京桃花要比北京早开20天,但是到晚春五月初,南京刺槐开花只比北京早10天。所以在华北常感觉到春季短促,冬天结束,夏天就到了。
经度①的差异是影响物候的第二个因素。凡是近海的地方,比同纬度的内陆,冬天温和,春天反而寒冷。所以沿海地区的春天的来临比内陆要迟若干天。如大连纬度在北京以南约1°,但是在大连,连翘③和榆叶梅的盛开都比北京要迟一个星期。又如济南苹果开花在四月中或谷雨节,烟台要到立夏。两地纬度相差无几,但烟台靠海,春天便来得迟了。
影响物候的第三个因素是高下的差异。植物的抽青、开花等物候现象在春夏两季越往高处越迟,而到秋天乔木的落叶则越往高处越早。不过研究这个因素要考虑到特殊的情况。例如秋冬之交,天气晴朗的空中,在一定高度上气温反比低处高。这叫逆温层。由于冷空气比较重,在无风的夜晚,冷空气便向低处流。这种现象在山地秋冬两季,特别是这两季的早晨,极为显着,常会发现山脚有霜而山腰反无霜。在华南丘陵区把热带作物引种在山腰很成功,在山脚反不适宜,就是这个道理。
此外,物候现象来临的迟早还有古今的差异。根据英国南部物候的一种长期记录,拿1741到1750年十年平均的春初七种乔木油青和开花日期同1921到1930年十年的平均值相比较,可以看出后者比前者早九天。就是说,春天提前九天。
物候学这门科学接近生物学中的生态学①和气象学中的农业气象学。物候学的研究首先是为了预报农时,选择播种日期。此外还有多方面的意义。物候资料对于安排农作物区划,确定造林和采集树木种子的日期,很有参考价值,还可以利用来引种植物到物候条件相同的地区,也可以利用来避免或减轻害虫的侵害。中国有很大面积的山区土地可以耕种,而山区的气候、土壤对农作物的适应情况,有很多地方还有待调查。为了便利山区的农业发展,开展山区物候观测是必要的。
物候学是关系到农业丰产的科学,我们要进一步加强物候观测,懂得大自然的语言,争取农业更大的丰收。
简单些说,物候就是植物的萌发、开花、结果、凋谢和某些动物的迁徙、冬眠等活动,反映了气候和节令的变化。从这个角度讲,中国古诗歌中包容着极其丰富的物候知识。
比如“竹外桃花三两枝,春江水暖鸭先知。”(苏轼题惠崇《春江晚景》)早春天气,鸭子最先感知春江水暖,嬉戏水中。
“天寒水鸟自相依,十百为群戏落晖。过尽行人都不起,忽闻冰响一齐飞。”(秦观《还自广陵》)晚冬时节,水鸟相依,一声冰响,群鸟惊飞。鸭子与小鸟同是春天的使者。
“黄梅时节家家雨,青草池塘处处蛙。”(赵师秀《约客》)诗中出现的三种物象,表明了春末夏初梅子黄熟时的节令特点。
黄巢《题菊花》说:“飒飒西风满院栽,蕊寒香冷蝶难来。”菊花凋零,蝴蝶敛迹,虽不着一“秋”字,秋令的阵阵凉意却扑面而来。
至于李白的《塞下曲》,则把读者引向另一个世界:“五月天山雪,无花只有寒,笛中闻折柳,春色未曾看。”五月正值仲夏,在内地早已是百花凋谢之日,而地处西北边塞的天山(祁连山)仍旧积雪覆盖,无杨柳与花草,表明在黄河流域海拔超过四千多米的地方,既无夏季又无春秋的特点。由此不难看出内地跟塞外气候的差异之大。
涉笔物候的古诗中往往会看到前人的农事和军事活动。如范成大的《四时田园杂兴》:“蝴蝶双双入菜花,日长无客到田家。”这两句写江南晚春乡村的诗,借蝴蝶入菜花的描述衬托农夫农妇农事忙碌。再看文同的《早晴至报恩山寺》:“烟开远水双鸥落,日照高林一雉飞。大麦未收治圃晚,小蚕独卧斫桑稀。”上联描绘了一幅远山高林、野鸟飞翔的生动画图;下联写了春夏之交农夫农妇收麦、整菜、采桑、喂蚕,忙碌不堪的情景,亲切动人。而卢纶的“月黑雁飞高,单于夜遁逃。欲将轻骑逐,大雪满弓刀”(《塞下曲》其三)则是写行军打仗:敌人夜逃,雁群惊飞,由此引起我军大将的警惕,遂率领士兵追赶敌骑,充分表现了中华儿女的英雄气概。
综观上述云云,可知我中古典诗歌的物候描写,不单有文学方面的艺术价值,还是研究物候学及农业、军事的可贵资料。
物候学大师竺可桢物候学的基本研究方法是平行观测法,即同时观测生物物候现象和气象因子的变化,以研究其互相关
系。主要是定点观测生物物候现象的周年变化;按照统一的观测方法组织物候观测网,对物候现象同时进行观测;在短期内(3~5天)使用汽车等交通工具进行小地区的物候观测;通过地球资源卫星照片来分析农作物和植被的物候变化;通过试验来研究物候期受气候等因子影响时的生理机制。
各种生物物候现象的出现日期,虽然每年随气候条件变化而变,但在同一气候区内,如果不受局地小气候的影响,其先后顺序每年保持不变。在不同的气候区域内,由于生物品种和气候条件的组合发生变化,物候现象的顺序就会改变。物候现象的顺序性是编制自然历和预报农时的基础。
由于气候分布的地带性和非地带性,物候现象随纬度、经度和高度的变化具有推移性的特点。如1918年霍普金斯提出的生物气候定律:在其它因素相同的条件下,北美温带地区,每向北移纬度1°向东移经度5°,或上升约122米,植物的阶段发育在春天和初夏将各延期四天;在晚夏和秋天则各提前四天等等。
物候学研究已成为生态系统的分析和管理的一个方面,在物候区划、农作物的合理配置、山区垂直分布带土地的合理利用、防止环境污染和三废利用等方面,正进行着大量的物候学研究工作。除对物候现象作宏观研究外,已经开始对植物器官内部形态的变化进行观察研究。在研究气象条件对生物物候影响方面,已开始利用人工气候室进行实验研究,及建立气象条件和生物物候变化的数学模式等研究。
中国的物候学研究已取得的重要成果有:
现有的观测网于1962年建立,由中国科学院地理研究所领导,约有60个观测点,并规定全国共同观测46种动
植物(木本植物33种、草本植物2种、动物11种),资料以年报形式出版。近年国家气象局系统也进行自然物候和作物物候观测,以农业物候观测较有特色。
将物候学应用于农业和气候学研究。在农业方面:编制自然历;指示和预报季节的早晚;作为指示播种和除草的指标;掌握放蜂放牧的季节;预报虫害的发生期;进行作物品种的生态分类;估计植物品种的种植季节和推广范围。在气候方面:用物候方法作小区域和山区的气候调查;研究历史时期气候变迁;用物候划分季节。在林业方面:据其掌握采种和造林季节。在地理学方面:用物候和植物作为自然区划或农业气候区划的指标或辅助指标。联邦德国、美、苏、日等国也很重视物候的观测和研究,如联邦德国现有2700个观测点,60年代初建立了“欧洲国际物候观测园网”。
发展趋势和特点是:
①由偏重于农业气象研究发展为偏重于生态研究;
②观测精度有所提高,观测植物的物种都选用相同的无性系;
③把新技术,如计算机制图、遥感技术等用于观测和研究。
大气科学、气候学、古气候学、年轮气候学、大气化学、动力气象学、大气物理学、大气边界层物理、云和降水物理学、云和降水微物理学、云动力学、雷达气象学、无线电气象学、大气辐射学、大气光学、大气电学、平流层大气物理学、大气声学、天气学、热带气象学、极地气象学、卫星气象学、生物气象学、农业气象学、森林气象学、医疗气象学、水文气象学、建筑气象学、航海气象学、航空气象学、军事气象学、空气污染气象学。
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