大自然的語言 · 一門豐產的科學——物候學
一、大自然的語言
每年春節過後，大地就漸漸從沉睡中甦醒過來：冰雪融化，草木萌芽，各種花木次第開花。再過兩月，燕子翩然歸來，大自然呈現一片欣欣向榮的景象。不久，布穀鳥也來了，於是漸次轉入炎熱的夏季；植物忙著孕育果實。等到秋天來到的時候，果實成熟；植物的葉子慢慢變黃，經不住陣陣秋風的吹襲，就簌簌地落了下來。這時北雁南飛，其他各種候鳥也相繼離去，大地又呈現一片萬木落葉、衰草連天的蕭颯景象。過此，活躍在田間草際的各種昆蟲也都銷聲匿跡。大地又沉沉睡去，準備迎接風雪載途的寒冬。歲歲如是，周而復始……
這些自然現象不知陶醉了多少詩人，因而一草一木、一鳥一蟲也都成了他們謳歌大自然的素材，成了他們抒發感情的憑藉。不過農民們對這些自然現象的感受和詩人們又不同。幾千年來，他們注意了草木榮枯、候鳥去來等自然現象與氣候之間的聯繫，並據以安排自己的農事活動。在農民看來，鳥語花香、秋山紅葉都是大自然的語言。杏花開了，就好像大自然在傳語他們趕快耕地；桃花開了，又好像在暗示他們趕快種穀子。春末夏初，布穀鳥開始唱歌，可是我們的農民卻懂得她在唱什麼：她在聲聲地啼叫著「阿公阿婆，割麥插禾」。
這一類的自然現象，我國古代的勞動人民稱之為物候。物主要是指生物（動物和植物），候就是我國古代人民所稱的氣和候。在二千多年以前，我國古代人民就把一年四季寒暑的變換分為所謂二十四節氣，把在寒暑的影響下所出現的自然現象分為七十二候。物候知識的起源，在世界上以我國為最早。從古代流傳下來的許多關於物候方面的農諺，就是勞動人民實踐經驗的總結。
利用物候知識來指導農業生產的研究，在世界各國已經發展成為一門科學，叫物候學。物候學和氣候學相似，都是觀測一年裡各個地方、各個區域的春夏秋冬四季推移，它們都是地方性的科學。所不同的是，氣候學是觀測記錄某地的冷暖晴雨，風雲變化，例如某天颳風，某時下雨，早晨多冷，下午多熱等等，據以推求其原因和趨向。物候學則是記錄植物的生長榮枯，動物的往來、養育，例如楊柳綠、桃花開、燕子始來等自然現象，從而了解氣候變化及其對動植物的影響。氣候觀測是記錄當時當地的天氣；而物候觀測的記錄，不僅反映了當時的天氣，也反映了過去一個時期內天氣的積累。所以物候學有時也叫生物氣候學。
物候觀測所使用的是「活的儀器」，是活生生的生物；它的構造比一般氣象儀器複雜得多，靈敏得多。因此，物候觀測的數據是綜合氣候條件（氣溫、濕度等等）的反映，同時也反映了氣候條件對生物的影響。把它用於農事活動，就比較簡便，易為農民所接受。物候對農業的重要性就在於此。下面是一個例子。
1962年五一節前後在華北是比較冷的，但五一節當天早上的溫度記錄卻比1961年、1960年同天早晨的溫度記錄高攝氏兩三度。北京的物候記錄卻反映出了這一事實。去年的山桃、杏花、蘋果、榆葉梅、西府海棠、丁香和五一節左右開花的洋槐的花期，總的說來，比1961年遲開十天左右，比1960年遲開五六天。根據這些物候觀測資料，可以判斷北京地區農業季節來得較晚。1962年，北京地區的農村人民公社在春初種植的花生等作物，仍然是按照往年的日期播種的，結果受到了低溫的損害。假如能注意到去年物候延遲，選擇適宜的播種日期，這種損失就可能得到避免。
二、四個因素
物候現象的來臨決定於哪些因素呢？這首先就是緯度（南北的差異），就是說在不同的緯度上，物候來臨的遲早是不同的。例如，越往北桃花開得就越遲，候鳥來得也越晚。值得指出的是物候現象不僅有南北的差異，而且因季節、月份的不同而異。
例如我國地處世界最大大陸——亞洲的東部，大陸性氣候極顯著；冬冷夏熱，氣候變化極為劇烈。在冬季南北溫度相差懸殊；但到夏季又相差無幾。從廣東南海沿海直到北緯26度的福州、贛州一帶，南北相差五個緯度，春初物候如桃始花相差50天之多，即每一緯度竟相差達10天。在這地區以北，情形比較複雜。如長江黃河下游平原地區，北京和南京相差六個緯度強；在陽曆三、四月間桃李盛花期，前後竟相差19天。但到四、五月間柳絮飛、洋槐開花時，南京和北京物候相差只有9天而已。長江黃河大平原上的物候差異尚且不能簡單地按經緯度計算出來，至於丘陵、山嶽地帶物候的差異自必更為複雜。
東西的差異，也就是說經度的不同，是影響物候現象的第二個因素。東西的差異，在歐洲主要決定於氣候的大陸性強弱不同。凡是大陸性強的地方，冬季嚴寒而夏季酷暑（我國溫帶地帶就是如此）。反之，大陸性弱（即海洋性氣候地區），則冬季既不太冷，夏季也不太熱。在歐洲如德國，從西到東，離海漸遠，氣候的海洋性逐漸減弱，大陸性逐漸增強，所以德國同一緯度的地帶，春初東面比西面冷，而到夏季就形成東面比西面熱。
我國全國具有大陸性氣候，加以天山、崑崙山、秦嶺自西向東橫亘於中部，因此地形氣候與北美、西歐大不相同。天山、崑崙山高聳於西部，在東部則秦嶺山脈由西向東漸次降低。到東經116度以東，除了個別山嶺如大別山、黃山之外，都是起伏不平的丘陵區。所以冬春從西伯利亞南下的寒潮，可以挾其餘威長驅直入，侵擾長江以南的地區。這對物候有很大影響。除了寒潮，風暴影響物候也是常有的事。
我國西南、西北的同一區域的地形高下可以相差很大，物候隨地形轉移，經度的影響就變為次要的了。
一般說來，在同緯度上，經度和高度對我國的農業生產可能起很大作用。例如在北緯30度左右，稻麥兩熟區在岷江流域只能種到二千米的高度；向西至大渡河流域可種到二千二百米的高度；更向西至金沙江流域則可種至二千五百米的高度。
影響物候的第三個因素是高下的差異。植物的抽青、開花等物候現象在春夏兩季越往高處越遲；但到了秋季，如喬木的落葉等現象則越往高處越早。不過在研究這一因素時，也應該考慮到會有例外的情況。例如秋冬之交，在天氣晴朗的空中，常會出現一種特殊的現象：在一定高度上，氣溫不但不比低處低，反而更高。這叫逆溫層。這一現象在山地秋冬兩季，尤其是這兩季的早晨，極為顯著。我國華北和西北一帶，不但秋季逆溫層極為普遍，而且遠比歐洲的高而厚，常可高達1000米。在華南丘陵區把熱帶作物引種在山腰很成功，在山腳反而不合適，就是這個道理。
第四個因素是古今的差異。就是說古代和現代，物候的遲早是不同的。利用歷史上的物候記錄能否證明這一點呢？西洋最長久的實測物候記錄是英國馬紹姆家族祖孫五世在190年的時間裡對諾爾福克地方的物候記錄。這長年記錄已在英國皇家氣象學會學報上得到詳細分析，並與該會各地所記錄的物候作了比較。著者馬加萊從七種喬木春初抽青的物候記錄得出如下結論：物候是周期性波動的，其平均周期為12.2年；物候的遲早與太陽黑子周期有關……近12年來，北京春季的物候也似乎有周期性的起伏。物候最遲是在1956—1957年，而1957年正為太陽中黑子最多年。根據英國馬紹姆家族所記錄的長期物候，我們可以把十八世紀和二十世紀物候的遲早作一比較。如以1741—1750年十年平均和1921—1930年十年平均的春初七種喬木抽青與始花的日期相比較，則後者比前者早九天。換言之，二十世紀的三十年代比十八世紀中葉，英國南部的春天要提前九天。
三、在各國的發展
西洋的物候知識起源也很早，二千多年以前，雅典人就已經試製包括一年中物候推移的農曆。到了羅馬愷撒時代，還頒發了物候歷以供應用。歐洲有組織地觀測和研究物候，實際上始於十八世紀中葉。當時瑞典植物分類學家林內就曾對瑞典境內的植物進行了系統的觀測。到了十九世紀中葉以後，由於資本主義國家工業的發展和人口的增加，迫切需要增加農業生產，這才開始注意物候學的研究。日本、英國、德國的科學工作者都先後組織了物候學的觀測和研究。十月革命以後，物候學在蘇聯得到很大發展，獲得一定的成果，對農業增產起了很大作用。
美國是從十九世紀後半期開始注意到物候觀測的。到了二十世紀初葉，森林昆蟲學家霍普金斯花了多年的工夫專門研究物候，尤其是物候與美國各州冬小麥的播種、收穫與發育季節的關係。霍普金斯認為，植物的階段發育是受當地氣候的影響的，而氣候又制約於該地區所在的緯度、海陸關係與地形等因素；換句話說，就是制約於緯度、經度和高度這三個因素。他從大量的植物物候材料中總結出如下的結論：假如其他因素不變動，在北美洲溫帶內，每向北移動緯度一度，或是向東移動經度五度，或是上升400英尺，植物的階段發育在春天和初夏將各延期4天；在秋季則相反，各提早4天。這就是所謂霍普金斯物候定律。這個所謂物候定律並沒有考慮到物候的古今差異。
霍普金斯把美國境內同一日子有同一物候（如桃始花、燕子來等等）的地點連成一條線（即等候線），繪成等候線圖。根據等候線圖預告各地農作物播種、收穫的時期。
不過從上文的介紹可以看出，霍普金斯的物候定律，只是根據美國的物候條件總結出來的，因此它並不適用於世界其他地區。因為物候不但因地而異，而且因時而異，並不像這個物候定律所說的那麼簡單。
我國向來以農立國，在漢代就有七十二候。但作物的生長因地而異，各年也有不同，所以古代的月令不能解決問題。後來，在1700年以前，賈思勰在《齊民要術》中所說的農業耕種時期的物候，與現代的已有不同，可是到如今沒有進一步加以改進。
所以物候學在我國雖起源很早，到如今還是個空白點。因此，普遍展開物候觀測；因地制宜，因時制宜地制定各地的物候歷（或自然歷）是當務之急。編物候歷應該選擇能明顯反映當地季節現象的、與農業生產關係密切的物候種類進行觀測。然後把各種物候多年平均的日期和日期變化的幅度列成一表。這種表就是物候歷，可以根據它來預報農時。
四、作用很大
物候學的研究是否只是為了選擇播種日期和預報農時呢？不，它的意義是多方面的。
農作物的區劃是推廣栽培作物、合理配置作物的先決條件。例如稻麥兩熟區的推廣界限問題，需要有周密的區劃，才可以事半功倍，獲得增產。物候觀測資料對解決這問題是很有參考價值的。
還可以利用物候資料來進行引種馴化。如果了解了某種植物原產地的物候條件，就可以據以把該植物引種到條件相同的其他地區。美國人曾從我國移植不少品種的經濟作物，其中比較著名的有移植到加利福尼亞的橘柑、移植到佛羅里達的油桐和移植到中部西部各州的大豆等。這幾種經濟作物經過一二十年的培養，美國不但能自給，而且在國際市場上爭取到了一定的地位。在移植之前，美國曾派人事先從我國當時的農業試驗站、農業學校搜集移植品種的物候條件的情報和各地的氣象情報。
物候學的資料也可以幫助人們對害蟲進行鬥爭。害蟲的產生是有一定時期的。假如利用物候圖使農作物的播種期提早或延遲若干天，往往能減輕或避免害蟲的侵害，增加作物的產量。例如二十世紀初，美國小麥害蟲海興蠅極為猖獗，美國農業部利用物候圖使各地小麥播種期延遲了若干天，避免了這種害蟲，增加了小麥的產量。
我國山區面積大於平原，有很大面積的山區土地可資利用。開發山區是我國發展農業很有希望的途徑。但是山區的氣候、土壤對於農業經營的適應性，有很多地方還沒有進行調查。在山區建立氣象站不太容易，但進行物候觀測就比較簡單易行。今後若開展山區物候觀測，那麼如何合理利用山區垂直分布帶的問題就能得到科學的解決。可以想見，這一措施將具有多麼大的生產價值和國民經濟意義！
既然利用物候資料能預報農時，當然也能利用它來確定造林、移植樹苗、採集樹木種子的最適宜的日期。物候學的研究對綠化城市、鄉村和營造防護林以哪些樹種為佳也有幫助。
此外，物候觀測資料對於養蜂、放牧、捕魚、狩獵，以及對其他一切與生物界有關的各種經濟建設都有實際用途。利用物候資料還可以判斷地方性氣候的特點。
物候學是介於生物學和氣象學之間的邊緣科學。在生物學它是接近生態學，而在氣象學方面則接近於農業氣象學。但生態學（不論是植物生態學還是動物生態學）和農業氣象學又恰恰是我國生物學與氣象學中的極薄弱的環節，因此，在黨的以農業為基礎的方針指導下，應進一步加強和推進物候觀測，爭取農業更大的豐收。