编者按：春燕衔泥，夏蝉鸣柳，秋收稻浪，冬藏万物。千百年来，天地万物以无尽的方式展现着生命的节律。勤劳智慧的中国人，在漫长的时间长河中，经无数实践发现了物候规律，知晓物候是大自然最精密的计时器，知其与动物、植物、农业以及气象紧密相连。人们很早就通过动植物的生长、发育、活动规律以及非生物的变化等现象，观察气象的变迁，规划人们的生产生活。本期策划将带您深入探寻物候与气象之间那些奇妙的关系，感受大自然的神奇魅力。让我们一起倾听自然的语言，更好地认识和利用自然规律，与大自然和谐共生。

专家顾问：

中国气象局气象探测中心系统室副主任、中国气象局首席专家 吴东丽

河北省石家庄市生态与农业气象中心高级工程师 雷庆更

湖北省气象服务中心高级工程师 谭静

内蒙古自治区生态与农业气象中心工程师 郑诗然

云南省昆明市农业气象试验站高级工程师 杨柯

花木识时节 四时写物华——读懂自然的“气象日记”

花木因时而荣枯，飞鸟随候而南北，候虫知寒而蛰伏，草木知春而萌发。在四季交替的变化中，自然界万物悄然书写着属于自己的“工作表”。植物的发芽、开花、结果、落叶，动物的迁徙、繁殖、蛰伏等，这些随时令而变的生命节奏，被称为“物候”——它是自然的语言，是气候的注脚，更是一部无需文字的“气象日记”。

红嘴鸥 图/黄诗琪

物候，是表征气候及其变化的指示器，分析物候变化对于适应气候、应对变化以及指导生产生活具有重要意义。早在农耕文明之初，中国先民就通过观察动植物的物候变化来掌握季节节律，为渔猎、农耕提供时间参照。不仅如此，古人更将这种观察智慧凝结于“二十四节气”之中，又进一步将每个节气细分为“三候”，二十四节气共有“七十二候”，使节令不仅有时间刻度，更有生命意象。譬如“小满三候”：一候苦菜秀，二候靡草死，三候麦秋至。几句短语，便勾勒出从初夏草木生长到麦类成熟的时令画卷。

“节气物候将复杂的气候变化、抽象的时间概念转化为生动可感的生活现象，使节气既具自然之美，又有文化精神。”湖北省气象服务中心工程师谭静表示，“而物候本身，正是动植物对气象环境综合反应的自然展现，极具区域性与时间性，是我们认识和监测气候变化的重要窗口。”

如今，物候观测在气象服务中扮演着举足轻重的作用。“我们主要观测植物物候期，比如北方地区落叶植物从芽膨大到展叶、开花、结果、凋谢，每一个环节都和温度、光照密切相关。”河北省石家庄市生态与农业气象中心高级工程师雷庆更介绍，“日平均气温和大于0℃积温是判断花期的重要气象指标，通过追踪一段时间的逐日平均气温累计值并结合未来的格点天气预报，就能较准确地预报花期，尤其对旅游景区、农业种植区都有重要意义。”

这一预测能力，正在让春天的“花事”更加精准。在许多城市，市民已经习惯通过气象部门发布的“花期预报”安排赏花行程。而对果农而言，花期预报更是春耕管理的重要参考。

在湖北，根据湖北省气象服务中心武汉大学樱花花期预报，今年武汉大学樱花于3月13日至14日前后陆续开放，3月20日前后进入最佳观赏期。值得一提的是，武汉大学樱花观测数据记录始于1947年，这也是国内比较少有的长序列物候观测资料。观测记录显示，2004年与2021年，武汉2月气温突破历年新高，武汉大学的樱花在2月提前绽放。而1969年因寒冬持续，始花期则推迟至4月4日。

长期记录显示，在气候变化的大背景下，武汉大学樱花的始花期呈现明显提前趋势，自20世纪60年代中后期起变动幅度显著增大。进入21世纪后，始花期平均提前至3月上旬，并趋于稳定。

河北赵县素有“中国雪梨之乡”的美誉，每年，来此赏雪梨花的游客都络绎不绝。据石家庄市气象局气候监测和物候观测资料分析，今年年初到3月23日，赵县平均气温2.6℃，比去年同期偏高1.0℃，与常年同期相比偏高1.6℃；日照时数为581.1小时，较常年偏多34.7%。较好的温、光条件，加快了果树的生长速度，使得梨树现蕾时间较去年提前了5天。“物候观测是花期预报的重要基础，此外，做好物候观测对城市绿化、新品种引进以及生态旅游等方面也有很大意义。”雷庆更说。

一叶知秋，一絮识春。在物候中读懂自然的节奏，既是对古老智慧的回应，也是迈向未来的通途。气候变迁的轨迹，正悄然藏于每一朵花的绽放时刻，每一次叶的飘落之中。（王婉）

“聆听”草木蛙鸣——物候观测系统变身生态“翻译官”

春风拂过河北省石家庄市的物候观测园，枝头上山桃花的蓓蕾正随着气温攀升逐渐舒展。在这片种植着106种植物的园区里，农业气象技术人员每天都会准时记录它们的生长轨迹 ——从芽苞膨大到落叶凋零，从第一朵花绽放至最后一枚果实成熟。这些看似普通的自然现象，正在被转化为解读气候变化的“生态密码”，而破解密码的过程，就是物候观测的科学实践。

“物候哨兵”让草木自己“报时”

多年来，我国物候观测以人工观测为主，为实现物候自动观测，中国气象局气象探测中心通过站网工程，在河南、新疆等地建立物候自动观测系统。观测系统针对作物或自然下垫面，利用物候相机、三维激光点云、三维激光扫描、多光谱、土壤温湿度廓线等11种传感器，基于物联网智能感知、图像处理、光谱反射、深度学习和三维激光测量等技术，实现对植物和动物物候期、植物生长特征参数、植物生理动态和气象环境参数等要素的客观、自动、高频次、定量化观测。该系统用于农作物、木本植物、草本植物、候鸟、昆虫、两栖动物的物候观测。目前，自动观测系统已成为24小时在线的“物候哨兵”。

在河南省郑州市等18个地市的农业气象观测站里，18套物候自动观测系统已经建设完毕，其可实现农田生态系统、湿地生态系统和森林生态系统的物候自动观测，精准捕捉并记录冬小麦、夏玉米等主要农作物的生育进程、形态特征以及田间环境要素变化。

在石家庄市气象局物候观测园的一角，一台物候相机正在自动拍摄。这台设备利用延时摄影技术，根据物种的不同物候期使用不同频次记录着植物的物候形态变化。“以前人工观测一天最多观察1至2次，现在可以实现分钟级监测，数据更加精准。”雷庆更表示。

“植物的物候现象对气温、降水、日照时数等气象要素的变化极为敏感，是最直观的‘生态环境指示器’。通过植物物候观测，可以为研究植物发育过程对气候条件的响应提供坚实的数据支持；为制作和发布花期预报以及杨柳飞絮预报等提供科学依据，满足市民游园赏花和外出踏青的需求，促进旅游等产业的发展。”雷庆更介绍。

“声音指纹”解码蛙鸣燕语

动物物候的监测与研究对农事指导和气候变化预测具有重要意义。

在动物物候自动观测技术中，动物的声音识别堪称亮点。通过布置在郊野的声音传感器，系统可以获取野外自然环境中各种原始声波数据信息，基于深度学习技术，自动识别出蛙鸣、蟋蟀叫、布谷鸟叫等关键物候特征，为物候观测提供自动化方法和技术。

中国气象局气象探测中心系统室副主任、中国气象局首席专家吴东丽解释，发声器官差异与遗传进化因素决定不同动物的声音具有特异性，因此动物声音监测是动物物候监测的重要手段。物候自动观测系统主要监测动物的首鸣日期与终鸣日期，通过该系统，可以捕捉到谷雨时节布谷鸟的啼鸣、青蛙冬眠后的首次鸣叫，并通过深度学习算法区分不同物种的“声音指纹”。目前，系统已能识别16种国家重点监测物候指示物种和484种常见鸟类物种，准确率分别达到80%和60%。

“通过研究发现，云南柳莺在不同地区有不同的‘方言’，这对动物声音识别形成挑战。”吴东丽介绍，“为应对这一难题，可以通过构建区域高质量声音样本，训练监测站所在地的识别模型。”另外，分布特征也是进行动物智能识别的重要依据之一。利用中国科学院生物地图，可以将物种分布作为模型参数之一，能有效提升动物声音物候监测准确率。以上技术，不仅能监测动物迁徙期变化，还能通过鸟鸣虫啼的早晚，判断春季回暖的快慢，为气候研究提供多维证据。

“物候观测作为气候多圈层生态气象观测体系的重要组成部分，不仅是生态气象业务与科研的基石，更是保障我国生态文明建设国家战略顺利实施的重要支撑。”吴东丽如是说。（唐淼 邓天宏 陈争）

冰融虫动知农时——物候中的农耕“时间表”

我国自古以农立国，农业生产和天气气候关系紧密。《吕氏春秋·审时》中提出“凡农之道，厚（候）之为宝”，即强调农业生产的诀窍，在于掌握好农时。

那么，“时”从何来？

在历法和观测技术尚不发达的古代社会，先民们在草木荣枯、冰霜消凝的自然节律中，捕捉外界气候变化特征，指导农事活动“合时宜”的物候知识便应运而生。

翻开我国现存最早的农事历书《夏小正》——正月“启蛰，雁北乡” 等现象指导农民修正农具与春耕翻耕；三月“摄桑，祈麦实”提示追肥保墒的时机；五月“良蜩鸣，乃瓜”则关联瓜果类作物管理。《诗经·豳风·七月》则以“四月秀葽，五月鸣蜩”的初夏景象，串联起周代黍稷播种、麦类收割的时序。

“榆钱黄，种谷忙”“知了叫，割早稻；知了飞，堆草堆”……在长期的农业生产实践中，大量有关物候的农谚，既通俗易懂，又极具指导价值。“像我们常说的‘柳毛开花，点豆种瓜’就是指在柳絮纷飞时，地温适宜，标志着这是春播豆类、瓜类的适播期。”内蒙古自治区生态与农业气象中心工程师郑诗然介绍。在一些地区，野菊花盛放是冬小麦播种的信号，枣树发芽则对应棉花播种期，形成“枣发芽，种棉花”的农谚。现代科学研究表明，枣树萌芽期与5厘米地温“稳定通过”（“稳定通过”即连续3天5厘米地温都不低于14℃）的时间基本吻合，正是棉花播种的最佳时机。

物候观测的独特价值在于其“活体仪器”的特性。传统观测主要依赖人工记录，存在时空局限性。随着气象监测技术的发展，作物物候观测方法有了更多可能性。“田间试验、统计分析、模型模拟以及遥感反演等，是现代作物物候观测的常见方法。”郑诗然说，“观测资料能直接在实际农业生产中，应用于预测农田病虫害、分析作物引种等。”例如，蝗虫一般会在干旱气候下大批量孵化，因此若遇持续高温天气，农业生产需针对性做好预防。

“天气变于上，人物应于下矣。”全球气候变化背景下，研究作物物候期对气候变化的响应，对指导农业生产同样具有重要意义。

郑诗然介绍，气温升高促使作物播种期、开花期等春季物候期提前、秋季物候期推迟。近年来，内蒙古自治区主要农业区温度明显升高，东部地区生长季降水量减少、中西部降水量增加，玉米物候期延长了10天至20天；春小麦和大豆则加快了发育进程，表现为全生育期缩短；马铃薯表现为可收期普遍延迟。此外，农作物种植结构也发生了相应变化，如玉米、马铃薯种植面积扩大，且玉米种植界线向北延伸。

在东北黑土区，黑龙江省佳木斯市气象局联合省气象科学研究所等单位对1993年至2022年间，三江平原春季物候期（第一场春雨、河流解冻、蒲公英发芽等）和秋季物候期（蒲公英枯黄、旱柳落叶、初雪和封江等）的出现日期进行比较，发现气候变化导致物候期整体呈延长趋势，且农户会依据其对温度、降水以及物候变化的感知，选择种植较丰产的品种。（刘丹）

全球变暖如何改写动物界的“生存日历”

“竹外桃花三两枝，春江水暖鸭先知”，苏东坡《惠崇春江晚景》诗中这一名句，就是对动物物候的写照。在大自然中，那些受天气气候条件的影响而出现的以一年为周期的自然现象，都属于物候现象。对于动物来说，如候鸟、昆虫及其他两栖类动物的迁徙、始鸣、终鸣、冬眠等是其物候的主要表现。

当今，随着气候变化及其影响的日益加剧，全球变暖对动物物候的影响也引起了科研人员的广泛关注。人们发现，许多候鸟和昆虫的迁徙时间因气候变化而提前或推迟，一些动物的繁殖时间因温度升高而提前，气候变暖还可能导致冬眠动物提前苏醒。

这种现象在海龟筑巢行为上尤其明显。每年4月底至5月，土耳其里维埃拉的金色海滩都会迎来数百只来自地中海的蠵龟。作为极度濒危物种，蠵龟将一年一度的筑巢产卵栖息地选定于此。蠵龟的卵在沙中孵化，通常需要60至70天。有趣的是，它们后代的性别实际上取决于温度——温暖条件下孵化出的蠵龟大多为雌性，而寒冷条件下则会孵化出更多的雄性。随着全球气候变暖，它们每年返回固定筑巢地点的时间越来越早，以确保在温度较低的条件下孵化，从而保持性别比例的平衡和提高孵化成功率。这种提前筑巢的行为是海龟对气候变化的一种适应性反应。

然而，气候变化不仅表现为温度的变化，动物物候也不单只受温度的影响。例如，日照同样对动物物候产生重要影响。太阳光是地球上一切生命的能量源泉，光的波长、强度、持续时间可以影响动物的生长发育。大多数候鸟通过感知昼夜长短（即光周期）的变化来调控迁徙行为，春季日照延长会触发北迁，秋季日照缩短则促使其南迁。

有研究表明，四声杜鹃的迁徙与其前期日照时数存在显著关联。当7月日照时数处于年度高位时，四声杜鹃可能将此时的长日照视为“繁殖期剩余时间有限”的信号，从而提前结束鸣唱并准备进行迁徙。

此外，环境变化也会影响种群重要事件的物候。以帝王蝶为例，每年，它们从加拿大和美国北部地区出发，进行一次长达数千公里的迁徙，最终飞往墨西哥中部的特定森林地区越冬。

密歇根州立大学文理学院生态学系教授兼系主任Diane M. Debinski研究了帝王蝶的寄主植物——乳草的物候变化，以此探究乳草的物候变化是否与蝴蝶的变化同时发生。研究结果表明，乳草开花时间越来越长，帝王蝶成年后在野外停留的时间也越来越长，其代价可能就是昆虫会更长时间地接触捕食者或寄生虫，或者形成生态学家所说的“发育陷阱”。例如，卵可能产得太晚，以至于无法发育成成虫，或者成虫可能在条件不适合秋季迁徙时从蛹中出来。

“动物物候现象反映了生物对气候条件的适应机制，研究这些现象有助于理解物种分布规律及生态系统的稳定性。”云南省昆明市农业气象试验站副高级工程师杨柯表示。目前在我国，多地气象部门已经开展了多年的动物物候观测。在山东青岛，城阳区气象局联合野生动植物保护协会共同开展候鸟物候观测，积累相关数据和资料，为保护湿地、关注野生动植物资源、开展越冬候鸟投食救护工作提供相关气象保障服务；云南省昆明市农业气象试验站也启动了对红嘴鸥的物候观测工作，为保护滇池及生物多样性、研究气候变化对候鸟迁徙的影响、提高昆明生态旅游水平提供科学技术支撑。

与植物物候研究相比，动物物候研究的难度更高，相关研究也更为有限。一方面，气候变暖的确会让动物和植物的活动时间发生变化，但两者的变化却不一定同步，极有可能出现“早起的鸟儿没虫吃”，早出现的虫子也可能吃不到自己本来食物的情况。另一方面，当气候变化到一定程度时，动植物群落的物种丰富度将发生结构性变化，一旦某一物种的数量突然激增或锐减，原有的食物链平衡将被打破，甚至对整个生态系统的稳定性都会造成毁灭性冲击。（张宏伟 黄诗棋）

（责任编辑：曹锐怡）