竺可桢与中国现代物候学发展.doc

竺可桢与中国现代物候学开展摘要：本文缅怀了竺可桢先生为中国现代物候学开展所做出的出色奉献竺可桢先生是中国现代物候学的开拓者和奠基人他系统总结了中国古代物候学思想，提出了现代物候学的定义；他设计了现代物候观测规和标准，建立了中国现代物候观测网；他挖掘了我国史料中的物候信息，在耄耋之年单独重建了中国过去5000年温度变化规律，开中国历史气候学研究之先河；他利用国外物候学研究成果，为我国农业开展提出了一系列有指导意义的真知灼见他还负责撰写了中国第一部"物候学"著作，指出了物候学的研究对象、任务、研究意义与应用价值，为物候学在中国普及教育作出奉献当前我国物候研究遇到一定的困难，但只要我们不懈努力，竺可桢先生开创的现代物候学事业必将取得新的成就关键词：竺可桢，物候，物候学进展竺可桢先生是我国现代地理学、气象与气候学的一代宗师，是出色的科学家和教育家竺先生一生在地理学、气象学、气候学、自然资源综合考察、中国自然科学史等研究领域都取得了辉煌的成就，建树颇丰其中，物候学是他用力最勤、成就最高的研究领域之一他是中国现代物候学的奠基人和开拓者，在历史物候资料挖掘与整理、中国物候观测网建立、采用物候资料研究历史时期的气候变化、将物候学应用于农业生产等方面成就卓然。

中国现代物候学研究所走的每一步、所取得的每一项成果，几乎都与竺先生有密切联系在全球变暖的背景下，生物物候及其与气候变化之间的关系受到当前学术界的高度关注今年恰逢竺可桢先生诞辰120周年，在缅怀他为中国现代科研事业所做出出色奉献的时候，我们再次为竺老非凡的战略意识、严谨的研究作风和卓越的科研成就所震撼，正是由于他的远见卓识和奠基性部署，才使得我们今天的物候学研究有了进一步开展的根底；也正是由于他开创性工作，才使得今人更科学地利用我国丰富的历史文献中的物候信息，从而使我国历史气候变化研究在国际全球变化领域独树一帜〔Ge et al., 2003, 2007, 2021〕一、物候学及中国现代物候学的创立1.物候学及研究意义竺可桢先生很早就给出物候学的科学定义：物候学是研究自然界的植物〔包括农作物〕、动物和环境条件〔气候、水文、土壤条件〕的周期变化之间相互关系的科学它的目的是认识自然季节现象变化的规律，以效劳于农业生产和科学研究〔竺可桢和宛敏渭，1963a〕他认为，"物候知识的起源，在世界上以我国为最早〞〔竺可桢和宛敏渭，1963b〕，物候学可以称为"我国土生土长的一种学科〞〔竺可桢，1964〕。

物候学的研究对象包括各种植物的发芽、展叶、开花、叶变色、落叶等；留鸟、昆虫及其它动物的迁移、始鸣、终鸣、始见、绝见等；也包括一些周期性发生的自然现象，如初雪、终雪、初霜、终霜、融冰及河湖的封冻、融化、流凌等物候现象不仅反映自然季节的变化，而且能表现出生态系统对全球环境变化的响应和适应，因而也被视为是"大自然的语言〞〔竺可桢和宛敏渭，1973〕和全球变化的"诊断指纹〞〔Fingerprints〕〔Root et al., 2003〕动植物物候是自然环境要素及其变化的综合反映，研究生物物候对气候变化的响应是深入分析气候变化及其影响的重要科学根底，物候研究具有许多方面的重要意义第一，自然物候记录是全球环境变化的最直接和最有效证据，可以用来分析环境要素的变化机理，是对仪器记录的重要补充第二，现代物候规律与历史物候记录相结合可用于深入分析长时间尺度的气候变化和生物对环境要素变化的响应第三，物候变化是陆地生态系统能量流动和物质循环的重要指标之一，是研究生态系统生态学的重要方法和手段在生态系统物质生产和碳循环研究中，植物物候改变引起的生长季长短变化对陆地生态系统碳循环产生重要影响〔Piao et al., 2021〕。

第四，物候学在农业生产、人民生活、人类安康、园艺与旅游景观设计等传统应用领域仍存在较大的开展空间第五，开展物候变化研究有助于气候学、地理学、生物学、生态学及相关资源和环境科学的穿插和融合，从而推动多学科综合研究的深入开展2.中国现代物候学的创立作为一种重要的自然现象，中、外物候观测和记录都可以追朔到很久以前在西方，两千多年前的古希腊时代〔公元前800年－公元前146年〕，雅典人就试制了包含物候容的农历在罗马凯撒时代〔公元前102年－公元前44年〕，就公布了简单的物候历以效劳于农业生产物候记录在我国出现在3000多年前的西周时期，"诗经"和"吕氏春秋"等篇章对此都有记载"礼记•月令"是根据"吕氏春秋"的，是周、时代所遗留下来的一个比较完整的物候历〞[1]据"子•天文篇"记载，西汉时期二十四节气的全部名称已经出现，说明当时的物候记录已经相当完备和系统瑞典著名植物学家林奈〔Carl von Linné〕是西方物候学的奠基人〔施奈勒，1965〕1751年，他在"植物学哲学〞一书中第一次明确阐述了物候观测的目的和方法，描述了植物的发育期，该论述直到今天还有一定的参考价值此后，瑞典、英国、德国等国科学家分别在十八世纪中后期和十九世纪前期开场进展物候观察和记录。

但真正意义上的国家物候效劳机构是二十世纪20年代在德国开场工作的竺可桢先生是中国现代物候学的创始人1920年先生执教于师学堂时就开场亲自观测的物候1931年，当物候观测资料已经积累了九年时，他开场理性地考虑在中国开展物候学研究，撰文讲述现代物候研究的理论与方法这一时期竺可桢在物候学研究领域的理论探讨和实践活动，是中国现代物候学的发轫此后的四十余年间，先生身体力行，一直热心于观测和研究周围动植物物候在他所留下800余万字日记中，几乎每天都在醒目位置记述当日物候这些资料本身就是极为珍贵的物候观测数据他与宛敏渭先生合著的"物候学"，是新中国发行量最大的科技书籍之一该书首版于1963年，之后数次再版，对传播和普及物候学知识起到非常重要的推动作用虽然我国科学的物候观测较欧洲晚近200年，但由于竺先生高瞻远瞩，他于二十世纪二、三十年代在物候领域的科学实践使我国现代物候研究及应用上根本与欧洲和北美同步由于数据优势，在历史时期物候研究方面，则超越欧美，世界领先二、竺可桢对中国现代物候学的重要奉献竺可桢先生是中国现代物候学的倡导者和创始人物候学仅是竺先生一生的一个研究领域，但物候观测、物候学思考和研究贯穿先生的一生，从未停息。

从二十世纪20年代算起，先生数十年如一日，呕心沥血，孜孜不倦，在中国现代物候学创立、中国物候观测网建立、采用物候资料研究中国历史气候变化、将物候学知识应用在农业生产以及物候知识的科学普及等领域均取得了许多重要成就，对中国物候学开展作出了出色奉献1.系统总结了中国古代物候学思想，在中国率先开场现代物候研究1931年5月9日，在气象研究所的学术研讨会上，竺可桢作了关于"月令〞问题的报告，为与西汉初年局限于黄河流域的"旧〞月令区别开来，称之为"新月令〞，在"中国气象学会会刊"发表时，即名"论新月令〞该文是竺可桢先生第一篇系统性的物候学论文对中国现代物候研究而言，该文是一篇纲领性论著，与该时期先生科学观测物候的实践，可一并视为中国现代物候学的发轫，具有划时代的意义和价值"论新月令〞透彻论述了物候研究的系统框架，奠定了中国现代物候研究的理论根底，提供了物候分析的具体思路和方法，主要包括五方面容：第一，厘清了中国古代物候学思想的萌芽，清楚表述了古代月令、节气与动植物物候的关系资料起于"礼记•月令"，终于清代全祖望"继庄传"对献廷古今物候差异比照工作的评述惜乎献廷的物候论著散佚，至今无可考证但是，这丝毫不影响竺先生对中国古代物候学思想开展脉络的把握。

第二，初步给出物候学的定义："草木之荣落，留鸟之往返，由气候之寒燠而得物类之感应，中国旧称‘物候’〞"但物类受天时之感应，不特因地势之上下，纬度之南北而已，即山阳、山阴已感不同，即同种异类之花卉，其含苞放花之时期，亦自有别，故观测物候，欲求精细，不得不以科学方法也〞第三，初步厘定中国物候观测的主要标准首先对照西欧和北美物候观测容，确定主要观察的物候期类型，重点讲述了展叶和开花物候；再参考国外经历，强调了物种的选取标准：① 此种植物须分布甚广；② 茁叶开花之时期易于识别；③ 记录所得之结果，须能有禆实用，而确能以示一年中发育之序者；④ 所选植物须各处所常见，而不受意外之影响者此后，他与宛敏渭先生一起制订中国物候观测规时，这些因素也是重点考虑的容〔宛敏渭和秀珍，1979〕第四，系统介绍和引进Hopkins物候定律〔bioclimatic law〕，明确指出Hopkins在北美地区的重要发现，"每差纬度一度，或经度五度，或高度上升四百公尺〔米〕，各物候之现象，先后差四日，向北、向西、向上则晚〞八十年后的今天，现代物候学对世界各地物候地理分布规律的分析方法根本仍未脱其窠巢第五，基于上述理论，该文给出一项物候学研究案例。

作者采用9年的观测数据，分析了11个物种〔含2动物种〕11个物候期的变化，初步认为这种变化与≥0℃的年积温有关[2]受积温概念启发，宛敏渭先生于1985年分别推导出榆树〔Ulmus pumila L.〕和绦柳〔Sali* matsudana var. lpendula Schneid.〕始花期与积温的数量关系式，并据此求出两种物候期的起点温度以及起点温度和积温的日期〔宛敏渭，1985〕2.设计了现代物候观测规和标准，建立了中国现代物候观测网竺可桢先生对中国现代物候学的另一重大奉献是在他的领导下，筹备、组建了"中国物候观测网〞近年来，几乎所有中国物候研究论著都得益于该观测网所得的数据资料但是"中国物候观测网〞的开展并不是一帆风顺的从1934年起，原中央研究院气象研究所曾选定21种植物、9种动物和众多农作物以及局部气象水文现象，委托各地的农事实验场进展物候观测，这是我国最早有组织的全国性物候观测后来由于抗日战争，此项观测时有中断，现仅保存有1934－1940年的记录，其中，1934－1936年的记录较为完整图1 中国物候观测网观测站点分布图新中国成立后，竺可桢先生开场考虑全国性物候观测，1963年网络建成并开场观测，当年全国共有49个观测站点[3]。

1963-1996年陆续有135个观测站点工作其中，在"文革〞期间，当竺先生见到有些物候观测站无常工作时，他奔波呼号，直到物候站恢复工作2002年之后，在笔者困难争取下恢复了其中的19个站点，并增补和两个观测站〔图1〕在所有观测站点中，37个观测站点观测年份长于15年中国物候观测网的观测对象有35种共同观测植物、127种地方性观测植物、12种动物、4种农作物和12种气象水文现象该观测网获取了1963-1996年的物候观测数据，出版了30多年的"中国动植物物候观测年报"，为我国物候学的研究积累了丰富的实践素材这些资料不仅在指导我国农业生产规划与布局及作物估产等方面做出了重要奉献，也直接推动了物候学研究在我国的深入开展，孕育了许多重要的科研成果3.挖掘了我国史料中的物候信息，在耄耋之年单独重建了中国过去5000年温度变化规律，开中国历史气候学研究之先河我国悠久的文化历史在世界上独一无二，历代遗留下来文献资料浩如烟海竺先生一直非常重视这些文献在科学研究中的作用，注重古代节气、物候的考证和整理，使之古为今用经过不懈努力，竺先生根本理出中国古代文献中物候资料的脉络〔1〕历史物候资料挖掘第一，从考证二十四节气的演变和源流入手，了解各时期的物候变化。

由于"四季之嬗变，中国知之极早〞而古时中国所谓节候均与物候相关因此对于节候的详细深究，是了解古代物候的一个主要途径"二至〞、"二分〞已见诸于"尚书·尧典"，至"子·天文篇"二十四节气全部名称都已出现换言之，二十四节气已有两千年以上的记述历史此后，历代正史的相关局部对此均有涉及因此，考证二十四节气及相应时期物候的嬗变过程，是研究历史时期物候变。