首页 > 科普 > 物候学

物候学

来源:大科普网 | 时间:2013-06-16 | 关注度:194

物候学 phenology 把气候或气象在各个时期的变化同自然界其他诸种现象联系起来研究的科学,但实际上则是以生物现象为主要对象。所以亦称为生物季节学或花历学。例如根据植物在各地的发芽、开花、展叶、红叶、落叶等时期的调查,可以对各该地方的气候进行比较。对于动物则调查“鸟的迁徒”、种种动物的休眠、孵化、变态等的时期。这可以说是一种生物钟。对农业、预防医学等都有一定的作用,但是生物现象是在非常繁多的复杂的环境条件下产生的,与某一气候因素不一定有因果关系,然而假如有平行的关系,就能显示高的相关系数,所以有注意的必要。

中国最早的物候记载见于《诗经·豳风·七月》,如“四月秀,五月鸣蜩”等。在欧洲,古希腊时代的雅典人曾编制用于农业的物候历。美国的A.D. 霍普金斯于1918年提出了北美地区物候现象随空间分布的生物气候定律。20世纪70年代美国进行了物候学与季节性生态系统的研究,把电子计算机制图、模拟与遥感等新技术应用到物候学的研究中。中国现代物候学研究的奠基者是竺可桢。1931年发表《论新月令》,1934年首次在中国建立物候观测网,1962年又建立全国性物候观测网。物候学研究已成为生态系统的分析和管理的一个方面,在研究中已采用人工气候室与数学模式等先进手段。

环境对动植物生长和发育的影响是一个极其复杂的过程。但是,用仪器只能记录当时的环境条件的某些个别因素,而物候现象却是过去和现在各种环境因素的综合反映。因此,物候现象可以作为环境因素影响的指标,也可以用来评价环境因素对于动植物影响的总体效果。

物候学 - 发展历史

 

物候学相关书籍

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《札记·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,著名的农学著作《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。

物候学物候观测

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著《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》,并逐年汇编出版《中国动植物物候观测年报》。

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。

物候学 - 研究方法

物候学在中国,现代物候学研究的奠基者是竺可桢

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 - 物候现象

物候现象包括:①各种植物的发芽、展叶、开花、结实、叶变色、落叶等;②候鸟、昆虫的飞来、初鸣、终鸣、离去、冬眠等;③一些水文气象现象,如初霜、终霜、结冰、消融、初雪、终雪等。3000年前中国已出现物候历《夏小正》。《诗经》中“豳风·七月”篇,即有“四月秀葽”、“五月鸣蜩”、“六月莎鸡振羽”、“十月蟋蟀入我床下”等各月物候描述。其后《吕氏春秋·十二纪》、《淮南子·时则训》、《礼记·月令》等书中,都有大量的物候内容。《逸周书·时训解》所载七十二候,是物候历编制的一个进步,至北魏,被载入国家历法。元代王桢制成“授时指掌活法之图”,太平天国天历中还有“萌芽月令”。中国古农书、古医书中也有丰富的物候知识。竺可桢为中国现代物候学的开创者和推动者。在他的倡导下,于1934~1940年和1962年至今两次组织全国性物候观测网。《物候学》及《中国五千年来气候变迁的初步研究》为其在物候学方面的代表作。

物候学 - 研究成果

物候学监测图

中国的物候学研究已取得的重要成果有:

①建立全国物候观测网。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;

②出版物候学著作,推动了物候学的研究和物候知识的普及;

③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”。

物候学 - 发展趋势

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。

物候学 - 作用

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。 

物候学 - 相关学科

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。