同一种杏,在石家庄 3 月下旬开花,在长沙 2 月底就开。两地日期差近一个月,把日平均气温逐日累加、减去一个起点温度,两条曲线却在开花那天汇到同一数值附近。日期会骗人,积温不会。
积温的起点是生物学零度
生物学零度是植物开始生长的下限温度,温带落叶树常取 5 摄氏度,亚热带常取 10 摄氏度。低于这个温度的日子不计入,高于的部分逐日累加,单位为度·日。它量的是热量,不是日历。
起点取错,累加结果全错。同一组气温数据,起点取零度与取 5 摄氏度,算出的积温可差三成以上。跨树种比较之前,先确认各自惯用的起点,不能一律套用温带那一套,也不能中途改起点。
有效积温按日平均气温减起点逐日累加
有效积温的算法是逐日把日平均气温减去起点温度,取正值相加。日平均气温取 2 时、8 时、14 时、20 时四次观测的均值,或用最高与最低温的均值近似,两种算法的差值极小,多数年份可以互换。
起算日不是元旦,而是休眠解除后的第一个有效日。温带树种需先经过一段低温完成休眠,这段低温用 0–5 摄氏度的小时数计;需冷量不足时,积温再高,芽也不萌发,日期也推不动。
同一树种开花所需积温年际相对稳定
同一地点同一树种,多年记录的始花期所对应的积温常在正负一成以内波动。这个稳定性使积温可以用于预测:把未来一周的预报气温代入累加,能提前几天估出始花期,误差多在两天之内。
稳定性有前提:树龄、修剪、土壤水分都在正常范围。重剪后的树所需积温偏低,挂果多的树偏高。本文判断:积温是统计规律,不是生理开关,单株偏离常年一周属于正常波动,超过 2 周才值得追查。
南北差异的主体是积温差,不是纬度本身
纬度每增 1 度,春季物候平均推迟约 3 天,这个经验值只在同海拔、同经度的平原上成立。海拔每升 100 米,物候推迟 3–5 天,效果相当于向北移动数百公里,两个因素叠起来可以到半个月。
同一纬度上,沿海与内陆的差异可以盖过纬度差。海洋调节使春季升温慢,沿海的始花期反而比内陆晚一周以上。比较两地物候,先对齐海拔与距海距离,再谈纬度,否则结论站不住。
关键数据
积温的算法只有一行,出错多在起点与起算日这两处。
- 生物学零度:温带 5 摄氏度,亚热带 10 摄氏度
- 有效积温:逐日累加日平均气温减起点温度的正值,单位度·日
- 起点错取:零度与 5 摄氏度相比,结果差三成以上
- 日均温近似:取最高与最低温的均值即可
- 纬度与海拔:纬度每增 1 度推迟约 3 天,海拔每升 100 米推迟 3–5 天
- 预测提前量:代入一周预报,可提前数天估始花期
需冷量不足或暖冬时,积温算法会给出假预测
暖冬年份,需冷量未满足,即使春季积温累加到常年的开花值,花芽仍不开放,或开放参差不齐、花期拉长到三周以上。此时积温预测会显著偏早,误差可达两周,越接近花期越不准。
城市站点与郊区站点的气温差 1–3 摄氏度,用城区气温去算郊区树的积温,结果系统性偏高。本文判断:积温必须配对同一地点的气温序列,跨站套用是这类预测最常见的失误。
参考文献
- 竺可桢, 宛敏渭.《物候学》. 科学出版社, 1980. —— 积温与物候期关系的早期论述。
- 中国气象局.《农业气象观测规范》. 气象出版社.
- 中国农业百科全书总编辑委员会.《中国农业百科全书·农业气象卷》. 农业出版社.
- Schwartz M D (ed). Phenology: An Integrative Environmental Science. 2nd ed. Springer, 2013.