摘要：本文缅怀了竺可桢先生为中国现代物候学发展所做出的杰出贡献。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范和标准，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，在耄耋之年独自重建了中国过去5000年温度变化规律，开中国历史气候学研究之先河；他利用国内外物候学研究成果，为我国农业发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贡献。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，是杰出的科学家和教育家。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、中国物候观测网建设、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杰出贡献的时候，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发展的基础；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, 2010）。

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，以服务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；候鸟、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基础，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., 2008）。

第四，物候学在农业生产、人民生活、人类健康、园艺与旅游景观设计等传统应用领域仍存在较大的发展空间。

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交叉和融合，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内容的农历。在罗马凯撒时代（公元前102年－公元前44年），就颁布了简单的物候历以服务于农业生产。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、秦时代所遗留下来的一个比较完整的物候历”^[1]。据《淮南子？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始进行物候观察和记录。但真正意义上的国家物候服务机构是二十世纪20年代在德国开始工作的。

竺可桢先生是中国现代物候学的创始人。1920年先生执教于南京师范学堂时就开始亲自观测南京的物候。1931年，当物候观测资料已经积累了九年时，他开始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基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贡献

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、中国物候观测网建设、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，对中国物候学发展作出了杰出贡献。

1.系统总结了中国古代物候学思想，在中国率先开始现代物候研究

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基础，提供了物候分析的具体思路和方法，主要包括五方面内容：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《刘继庄传》对刘献廷古今物候差异对比工作的评述。惜乎刘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发展脉络的把握。第二，初步给出物候学的定义：“草木之荣落，候鸟之往返，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，不特因地势之高下，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，欲求精密，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内容，确定主要观察的物候期类型，重点讲述了展叶和开花物候；再参考国外经验，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辨认；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范时，这些因素也是重点考虑的内容（宛敏渭和刘秀珍，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基本仍未脱其窠巢。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，分析了南京11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年分别推导出北京榆树（Ulmus pumila L.）和绦柳（Salix 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范和标准，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贡献是在他的领导下，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”的发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部分气象水文现象，委托各地的农事实验场进行物候观测，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，竺可桢先生开始考虑全国性物候观测，1963年网络建成并开始观测，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法正常工作时，他奔走呼号，直到物候站恢复工作。2002年之后，在笔者艰难争取下恢复了其中的19个站点，并增补银川和福州两个观测站（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贡献，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，在耄耋之年独自重建了中国过去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，竺先生基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《淮南子·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，历代正史的相关部分对此均有涉及。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化的一个重要途径。

第二，历代月令考证。月令是一种古代文章体裁，按照一年12个月的时令，记述政府管理的文件，包括祭祀礼仪、职务、法令、禁令等内容，月令将其归纳在五行相生的系统中。现存《礼记》有《月令》篇之外，据传《逸周书》也有《月令》篇，惟后者已佚失，难以考证。但是现存月令材料中均含有非常详细的区域历史物候信息，经仔细考订，也可在历史时期物候变化研究中发挥重要作用。

第三，各朝正史中的物候资料。竺先生熟读二十四史，对于其中的物候资料更是非常重视。比如根据《旧唐书》、《元史》等考证历代秦岭以北地区司竹监的设置情况来考证竹子在秦岭北坡的种植与否及其物候变化，得出了很多有价值的重要结论。先生对南宋气候特征的研究也主要基于《宋史》的降雪记载，并得出“南宋时代文化中心之所以南迁，不特人祸，亦天时变迁有以造成之也”的重要结论（竺可桢，1925）。

第四，历代诗文中的物候资料。竺可桢先生学贯中西，对许多古代诗文资料烂熟于心，并善于从中分析所涉物候现象。他曾多次提到唐宋时期王之涣、李白、杜甫、梅尧臣、陆游等人诗文中所反映出的物候现象，并对此有自己独到的看法。为明确不同年份的物候资料，竺先生非常重视各类诗歌的成文年代。比如，他曾仔细考证了杜甫《春望》和《月夜》等诗的写作年代，精辟分析过陆游“鸟啼”一诗所反映的物候规律。

第五，其他历史文献中的物候资料。各种农书、志书等都是竺可桢先生非常重视的历史文献资料。特别是《齐民要术》、《农桑辑要》、《王祯农书》、《农政全书》和关键地区地方志等。

竺可桢先生在物候资料挖掘方面的工作，对现代中国物候学研究有很大帮助。一方面，他的辛勤工作帮助我们整理出一系列古代的物候资料，是一个特殊的物候数据库；另一方面，这些工作为我们今后的研究提供了线索，追根溯源，历代文献中还有大量的资料可供参考。

（2）采用物候资料研究过去五千年中国历史气候变化

在我国建立起物候学理论体系、解决了全国性系统的物候观测问题之后，竺先生又将物候资料应用于气象和气候研究中，将平时积累的大量历史文献资料用于研究中国历史时期的气候变迁，耄耋之年完成的“中国近五千年来气候变化的初步研究”是突出代表。

竺可桢先生曾言：“我一生写了不少文章，但是一生专门研究一个课题。这个课题就是中国历史上气候的变迁。”他晚年撰写的“中国近5000年来气候变迁的初步研究”（竺可桢，1972）是其巅峰之作，不仅为我们勾勒出历史时期中国气候的基本轮廓，而且将中国气候变化研究带到世界先进水平。该文写作极为辛苦，初稿用英文写就，于1966年6月10日动笔，三校稿完成于当年9月19日，正是受“文革”干扰最大的时候^[4]。前后用时三个多月，之后几年时时注意补充资料，又于1972年将其修订成中文稿。该文在《考古学报》发表后，引起巨大反响，多家报刊进行介绍或转载，当时的国家领导人也极为关注，国内外学者不断函索该文，一时间洛阳纸贵。著名历史地理学家谭其骧给竺可桢的私人信函中曾言：“读大著，每读一遍，都使我觉得，这篇文章功力之深，分量之重，实为多年少见的作品，无疑应列于世界名著之林。”1 1973年，Nature 杂志对该文进行了详细介绍，使其在西方世界也产生了重要影响（JG，1973）。日本著名气候学家吉野正敏曾对该文有这样的评价：“经过半个世纪到今天，他（竺可桢）发表的论文，仍然走在学术界的前面。”可见该文影响之巨大、论述之精深，其重要意义在于：

第一，将物候学方法系统、深入地应用在历史气候研究方面。充分考虑物候现象的顺序性、同步性，以及物候在不同地区的推移规律，根据古代物候资料和现代记录分析对比，进行推算，恢复历史时期的气候状况。

第二，基本勾画出历史时期中国气候的轮廓，指出了历史上著名的冷、暖气候事件，对今天的历史气候变化研究有重要的指导意义。竺先生之后，中国历史时期气候变化研究受到广泛关注，一时涌现出许多重要的研究成果，在国内外产生很大影响（Ge et al., 2003, 2007, 2010; Yang et al., 2002）。

第三，在我国历史气候变化研究方面，完成了一项开创性和奠基性的工作，为后人做出了榜样。竺先生不仅奠定了中国历史气候研究方法的基础，构建了我国历史时期温度变化的基本框架，同时也为后辈科学家提供了一个有关集成研究的范例。

4.利用国内外物候学研究成果，为我国农业发展提出了一系列有指导意义的真知灼见

与当时许多知名科学家一样，竺先生一直将地理学看成经世之学，经世致用是他的一贯追求。先生积极倡导现代物候学研究的一个重要目的就是服务于农业生产。他曾经指出，物候学除了帮助选择播种日期、预报农时外，其成果还能用于农业区划、引种驯化等方面。因此在物候学研究应用上，竺先生历来重视在农业生产上的作用。在《物候学》一书中，专门安排“预告农时的方法”一章，并指出了物候农谚、积温方法和自然历在预报农时上的作用。在“物候学与农业生产”一文中，他再次论述了物候学知识对农业生产的重要指导作用（竺可桢，1964）。他指出，“对农、林、牧、副、渔，物候规律统可以起一定作用”，并举例说明：江苏无锡和浙江杭州虽然纬度只相差1°10′，但因存在物候南北差异而导致水稻亩产量存在较大差别。他很早就注意到海陆热力差异影响物候，进而影响农业生产。比如，新疆乌鲁木齐的春季物候提早，作物生长季节延长，对农业大有裨益；而江苏徐淮区灌云一带春温上升较迟，三麦受春霜冻害威胁就较大。将这类物候经验应用在农业生产上，当然效果明显。这对当前的物候研究仍有一定启发，要求我们继续深入研究区域物候分布和变化的规律，为农业生产提供重要的参考资料。

特别值得一提的是，竺先生在我国物候知识普及方面的辛勤工作也极为感人。竺可桢和宛敏渭合著的《物候学》（竺可桢和宛敏渭，1963b；竺可桢和宛敏渭，1973）是建国以来，我国出版的最为成功的一部科普著作，为向广大人民群众推广和普及物候学知识作出了重要贡献。

遍阅1960－1974年间的《竺可桢日记》^[5]，我们才体会到竺先生著书时孜孜不倦、呕心沥血的情景。该书的写作始于1962年1月23日，至1963年1月书稿交付出版社，当年7月出版。中间除了事务性工作外，竺先生几乎心无旁骛，大部分精力都投入于该书的写作，并在日记中详细标注。在资料、理论和语言等方面都严格要求，对有些资料反复推敲，仔细甄别。该书出版后好评如潮，给作者以极大信心，不久就考虑积攒资料准备修订再版。于1964年6月15日开始修订，增加了很多证据，在资料中将黄河流域的“九九歌”和“二十四番花信风”统统加入，为物候学研究提供了新的线索。此外，从植物生理生态学理论出发，再版稿中加入了“生物物候推移的原动力”一章。这一过程中，作者对物候资料的把握也极其严格、谨慎。在1965年7月14日日记中他曾经写到：“这一节所看材料不少，但要斟酌取去颇费心思。”1966年1月7日修订完毕。此后，受“文革”影响，直到1973年新稿才得以出版。当年9月5日的日记中，竺先生写到：“今天我接到重版的《物候学》，我已等了好久，得此书亲切，如见到自己的小孩，已扩大到82000字，共印76400（册）”。这种激动的心情说明了竺先生极为重视该书。1973年尚在“文革”之中，科学著作匮乏，此书却风靡一时，对大家空虚的心灵是一种极大的慰藉。

该书的出版不但将物候学知识以一种通俗易懂的形式传递给广大人民群众，而且深入浅出，极大推动了物候学理论和研究的发展，并使一大批基层气象工作者和物候爱好者开始观测物候，并采用物候学原理进行农业生产管理的实践。

因此，竺可桢先生是中国现代物候学研究的拓荒者和引路人。先生筚路蓝褛，开启山林，在他的关怀和领导下，我国物候学研究取得丰硕成果。近20年来，全球气候变暖引起学术界的高度关注，物候学在这一领域将起到更大的作用。

三、近年物候学研究的新进展

近年来，物候学快速发展，理论愈加精深，应用领域不断拓宽，这些都值得引起我们高度关注。加之学科交叉深入，物候学正逐渐向纵深发展。物候学研究与前沿科学问题结合密切，研究对象越来越细致，一些特殊物候现象引起普遍重视，在数据获取和传输方式方法上都有革命性进步。

1.物候学在全球变暖研究中发挥了巨大作用

作为一种综合性响应指标，植物物候能敏感地指示气候变化，在全球变化中也受到很大重视。M. D. Schwartz（2003）在其新作《物候学：一门综合的环境科学》中指出，“物候学是研究受环境要素影响、特别是受气温等气象和气候条件变化影响的动植物的周期性变化等生物学现象的学科”，是一门综合反映环境变化的科学。近年来物候学重新受到学术界重视的一个重要原因是因为物候变化是全球气候变化的一项独立证据（Barr et al., 2009）。

大量的观测事实与分析表明，最近几十年以来，中高纬度地区春季物候大多都出现了不同程度的提前，它们很好地指示出了全球增暖的趋势及其区域差异（Parmesen and Yohe, 2003）。Walther等人（20032002）研究表明，近30年来的气候变暖对植物物候、植物沿纬向和垂直方向的分布变化以及植物之间相互作用过程等都有明显影响，这种影响体现了自然生态系统对气候变化的响应和适应方式。Root等人（2003）对143项同类研究的荟萃分析也表明，植物物候变化与近期的气候变暖密切相关，他们认为在全球变化、特别是气候变化研究和未来气候预测领域，自然物候记录分析将发挥越来越大的作用，动植物物候是全球变化的“诊断指纹”（fingerprints）。Cleland等将野外观测与遥感数据结合研究，认为全球变化已经对物种到生态系统层次的生命系统产生巨大影响；他们认为这些“证据都是非常强有力的”（the most compelling evidence）（Cleland et al., 20082007）。在IPCC第四次评估报告第二工作组报告（IPCC AR4）的“自然和管理系统所观察到的变化和响应评估”部分，作者们全面引用了欧盟科学技术合作计划（COST725）物候项目研究结论(Rosenzweig et al., 2007)。他们基于542个植物物种和19个动物物种共计125000个观测序列，采用“荟萃”分析方法研究了1971-2000年气候变化导致的物候期变化。结果表明，78％样本的展叶、开花和果实成熟有显著提前趋势，但秋季叶变色和落叶有推后趋势。物候对前月温度变化具有敏感响应，增温1℃将导致春、夏季物候期大约提前2.5天。北美也有类似工作受到重视。这清楚地说明了全球变暖对植物物候和陆地生态系统的影响。物候是研究全球变化的重要途径。

2.物候学是全球生态学和陆地生态系统碳循环研究的新线索

理论上说，全球变化引起生态因子变化，特别引起主导气候要素的变化，结果影响到陆地生态系统的结构和功能。在该过程中，生态因子变化往往首先改变植被系统植物物候期的出现时间和物候期长度，进而影响到生态系统的物质循环和能量流动（Barr et al., 2004, 2009）。因此，物候与生态系统碳循环之间的关系是最近几年生态学和全球变化生物学的关注焦点。物候学理论和研究成果在生态系统结构和功能分析、陆地生态系统碳循环变化研究上均得到很深入的应用，物候学已经融入全球变化的各个研究领域。

过去20年来，北半球陆地生态系统碳平衡对春、秋季升温比较敏感。各地春季物候普遍提前和秋季物候推后使植物生长季得以延长，但是秋季升温对呼吸作用的促进比对光合作用的更大，因此秋季增温后，植被系统排放更多碳（Piao et al., 2008）。这是寻找陆地生态系统“损失碳汇”（the missing sink）的重要线索。受物候变化的复杂性影响，陆地系统碳平衡在区域和全球尺度均具有不确定性。大气碳平衡的季节变化是指示不同地区碳源、汇交替的时间标志。北半球中纬度地区碳源的不稳定性就是由于生态系统植物物候期的起始时间和长短变化所引起（Miller，2008）。春季物候对陆地生态系统年际碳循环过程具有特别重要的影响，但传统物候指标不足以指示这种变化，于是物候研究中引入大量对地观测等地理信息技术的手段和方法。物候学在陆地碳循环和全球生态学研究中正在发挥越来越大的作用。

3.自动检测技术的引入使物候观测数据的获取方式取得较大进展

近年来，新技术为传统物候观测带来活力，出现了采用自动拍照和数据网络传输的新观测技术。Michael和Theresa（2008）提出运用数码重复拍摄（Digital Repeat Photography）手段观测物候，既节约了人力资源，又便于对物候现象采用统一的观测标准和数据管理模式进行处理。此外，一些自动物候观测网络也在迅速出现，如日本著名的“物候眼网络”（Phenological Eyes Network）^[6]就是物候自动观测、数据网络传递的一个案例。将物候观测究与有关自动气象记录仪的观测数据结合起来进行研究，也将补充传统物候学研究中气象台站数据精度低、距离远等问题，将更精准地把握气候变化对生物物候影响的各个方面。就观测手段而言，近年的物候观测中，人们往往将地理信息科学对地遥感观测的新成果与地面观测结合起来开展工作。遥感数据是对地面观测的有益补充，二者结合使用可以实现地理事物的空间尺度转化。比如上文Cleland et al.（2008）的工作就是从物种水平向生态系统尺度的一种转化，遥感和地面观测数据结合研究的结果既雄辩地说明了物种对全球变化的响应方式，同时也深入揭示了生态系统生产力受全球变化的影响情况。

4.传统物候观测继续受到重视，但研究对象更精致、细微，逐渐向微观方向发展

我们注意到，世界各地传统的物候观测网都在持续有效地工作，并逐步发展壮大。在延续过去观测数据的基础上，最新观测要素更为精细。比如，草本物候研究受到重视。由于草本植物对环境因素的响应比木本植物要敏感得多，因此物候观测已经出现重视草本观测的趋势。Fumio（2008）比较了一种春季短命草本植物和一种森林夏季常绿草本植物叶寿命对于生长季温度和冬季持续时间长短的响应，发现两者之间有很大区别。Lemmensl等人（2008）研究了草地植物种对于气候变暖的响应，发现虽然变暖和种类丰富度影响其生长季的长度，但并没有对植物个体的地上生物量产生明显影响，气候变暖并不一定提高草地生态系统中植物个体的生产力。其次，根、落叶和一些微观、地下（underground）物候现象开始引人关注。生理生态学的飞速发展，使物候学在研究生物响应周围环境要素方面越来越重视较为微观的部分。Steinaker和Wilson（2008）研究了森林和草地中根与叶的物候变化，发现了森林中植物叶生产量峰值与根生产量峰值的关系，是物候学一个新的应用领域。与此相似，落叶物候受到重视。落叶是地上生物量转化为土壤物质的转折点，影响生物地球化学循环。对于季节性森林，叶落周期与降水格局和干旱季节的长度有关，而对于季节不分明的森林，其他气候因素会引起落叶。如，Zalamea et al.（2008）在波多黎各（Puerto Rico）研究了季相变化不明显的亚热带湿润森林的落叶格局，结果发现落叶格局主要与太阳辐射、光量子通量密度（PPFD）、日长和温度有关，与降水关系不甚明显。除了太阳辐射作为主要的制约因素，他们还发现物候与环境因素年际变化具有不同步性，表明落叶是环境和生理因素共同作用的结果。此外，？ufar et al.（2008）还研究了欧洲水青冈（Fagus sylvatica L.）形成层活动、树轮形成、叶物候及其与气候要素的关系。此类结果对于陆地生态系统对气候变化响应研究有很大帮助。

物候学的应用领域在不断拓宽，并越来越贴近人类生活，现代物候学研究已经在旅游地理、人类健康与环境要素关系分析等方面得到了很好应用。

四、我国物候学面临的机遇与挑战

全球气候变化研究在飞速发展，而物候在自然生态系统对全球变化的响应和适应等方面具有重要的指示作用。这为物候学发展提供了千载难逢的机遇，使其具有很大的发展空间。而且，我国物候学发展具有良好基础。近年来，基于“中国物候观测网”的翔实观测资料，我国物候研究取得了诸多成绩。我们积累了全国135个站点不等时间长度的物候观测序列；初步摸清中国植物物候的时空分布规律以及对最近几十年气候变暖的具体响应格局（葛全胜等，2003；郑景云等，2002；Zheng et al., 2006）；采用物候手段，细致分析了近两千年我国长江和黄河中下游地区冬半年的温度变化（Ge et al., 2003）；研究了一些特殊站点所在地区的物候特征、变化趋势和变化原因（Dai et al., 2005; 白洁等, 2009）等。这都是进一步发展中国现代物候研究的理论基础。

与国际当前物候研究蓬勃发展相比，目前我国的物候学研究在系统性和深度上，都有很大差距。物候研究在中国正面临空前挑战。

第一，没有及时跟上国际物候学研究重点转变的步伐，多数研究还在原有领域内开展工作。国际物候学研究在内容、工作重点等方面已经全方位转向全球变化领域，不断为全球变化研究提供基础材料和理论依据。在全球变化的物候指示（Rosenzweig et al., 2007）、生长季变化研究（Linderholm, 2006）、陆地生态系统碳源、汇动态分析（Piao et al., 2008；Mercado et al., 2009）、生态系统对全球变化响应研究等方面都开展了卓有成效的工作，但是国内工作与传统物候学研究相比改观不大，这种局面需要尽快扭转。

第二，近年来国际物候学研究的应用领域和服务对象有较大拓宽，但是国内物候研究的跟进不够。物候学除了服务于农业生产，在作物选种、农时预报、病虫害防治或用于综合农业区划以外，现代物候学与人类健康^[7]、景观变化与旅游（Palang et al., 2007）、高光谱遥感植物分类^[8]等领域都有较为成熟的应用。相形之下，国内物候学研究在这些领域还鲜有工作。

图2 中国物候观测网在各植被区域的观测站点分布

第三，与国外物候学能力建设程度和规模相比，国内物候观测手段还有很大的局限性。中国物候观测网建立于1963年，到20世纪90年代初，因经费紧缺，系统的物候观测陆续停止，1996年则全面停止观测。数据中断直接导致物候研究基本停滞。而且数据序列不完整性将长期影响今后的研究工作。虽然自2002年起，笔者自筹经费使“中国科学院物候观测网”部分恢复工作，直接带动了近年国内物候研究。但因经费限制，目前全国仅恢复了21 个站点，覆盖范围和资料数量都不及20世纪60-90年代的观测网络，限制了我国物候学向更高水平的发展。在中国植被区划图上，有的植被区域甚至没有一个观测站点（图2），无疑给以后的科研工作带来消极影响。

第四，从研究方法看，国内与国外物候研究也有较大差距。与国外物候研究相比，国内的工作仍是零星和有限的，深度和广度都不够。由于很长一段时间缺少重大研究项目的支持，目前我国的大多数物候研究成果多停留在单站点（如北京、民勤等）或局部区域（如华北平原）的植物春季物候变化分析上，只有极少数的工作涉及全国或较大区域，国家尺度上植物物候的“荟萃”分析（Meta-analysis）基本没有。这种局面如果继续下去，我国的物候研究将再次陷入低谷，与国际物候研究前缘的差距将越来越大。

目前我国的物候观测和研究工作不仅落后于西方国家，而且大大落后于我国的历史水平。据史料，即使在二十世纪30年代抗战的艰难岁月，我国仍有数十个站点在坚持物候观测工作。因此，建设“中国物候观测网络”、加大力度开展物候研究工作不仅是当前我国加强全球变化和可持续发展研究的重要举措，同时也是摆在我们面前刻不容缓的历史责任。

今年是竺可桢先生诞辰120周年纪念，竺先生去世也有36年了。这些年，人们以各种形式追忆他，先后有《竺可桢文集》（1979）、《纪念科学家竺可桢（诞辰九十周年纪念）论文集》（1982）、《竺可桢逝世十周年纪念会论文报告集》（1985）、《竺可桢传》（1990）、《竺可桢逝世20周年纪念文集》（1994）、《竺可桢日记》（1984-1990）、《竺可桢全集》（2004）等材料出版。今年，社会各界又隆重纪念竺先生诞辰120周年。这对一个科学工作者来说是少见的，进一步说明人们对于竺可桢先生的人品、师德和科学成就的崇敬。愿大家继续关心他所开创的物候学研究事业，使其薪火相传，继续发展。

我辈不够幸运，未能亲身向竺先生讨教，未能亲耳聆听竺先生的谆谆教诲；我辈亦幸矣，有机会研读竺先生大作，并继承物候研究之衣钵，感受他人格和学问的魅力。宋仁宗明道年间，某文人出知睦州，为后汉严子陵构堂而奠，以奉祠事，亲撰纪念文章“严先生祠堂记”。其中有这样的诗句：“云山苍苍，江水泱泱，先生之风，山高水长”，借此纪念竺可桢！

致谢：本文写作过程中，程邦波、白洁和王梦麦等提供部分资料，何凡能对文章修改提出有益建议，特致谢忱！

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