王水霞，殷淑燕，趙芮芮

(1.陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安710062;2.陜西師范大學(xué) 地理學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心，陜西 西安710062)

《齊民要術(shù)》中農(nóng)作物物候記載及其氣候變化指示分析

王水霞1,2，殷淑燕1*，趙芮芮1

(1.陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安710062;2.陜西師范大學(xué) 地理學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心，陜西 西安710062)

基于《齊民要術(shù)》中農(nóng)作物的播種時間、生長天數(shù)及相應(yīng)節(jié)氣等物候信息，通過古今對比法和定量分析法，并與其他文獻(xiàn)記錄的霜雪等天氣現(xiàn)象資料和自然科學(xué)證據(jù)資料相結(jié)合，探究了6世紀(jì)上半葉黃河中下游地區(qū)的氣候特點。研究表明：農(nóng)作物播種時間受人為因素的影響大，不能推測出黃河中下游地區(qū)6世紀(jì)上半葉的氣候特點，而依據(jù)農(nóng)作物的生長天數(shù)、節(jié)氣和自然現(xiàn)象等相關(guān)物候指示信息能夠推斷出該時期該地區(qū)氣候的冷暖特征。典型農(nóng)作物的生長天數(shù)較現(xiàn)代延長，說明該時期該地區(qū)的溫度較現(xiàn)代要低，氣候較現(xiàn)代呈偏冷的特點。通過記載的初霜日出現(xiàn)的時間較現(xiàn)代提前10 d左右，推斷出該時期該地區(qū)秋季溫度較現(xiàn)代可能低0.6 ℃左右，以及該時期異常冷事件平均每2.38年發(fā)生一次，且每次發(fā)生持續(xù)時間達(dá)1個月左右。同時與現(xiàn)代對比部分隕霜事件的發(fā)生時間，推斷出隕霜事件發(fā)生年的春季氣溫較現(xiàn)代至少可能低1.0 ℃左右。

物候；氣候特征；黃河中下游；農(nóng)作物；《齊民要術(shù)》

研究歷史氣候的變化，可以為現(xiàn)代氣候變化提供對比研究和參考，是預(yù)測未來氣候變化趨勢的理論依據(jù)，為揭示自然地理環(huán)境各要素對氣候變化的響應(yīng)特點具有重要的應(yīng)用價值和科學(xué)意義[1-2]。目前，國內(nèi)外學(xué)者對歷史氣候的研究成果較多，Mock[3]利用84篇日記，以1936～1987年的氣象資料為基準(zhǔn)，分析表明美國西北部1849年夏季氣候相對于基準(zhǔn)期更冷更干。Movzny等[4]根據(jù)冬小麥?zhǔn)斋@時間重建了捷克地區(qū)1501～2008年期間3～6月的平均溫度，結(jié)果表明在50年的尺度上，1951～2000年為最熱期，1651～1700年為最冷期。竺可楨[5]利用大量的歷史文獻(xiàn)重建了中國過去5000年的氣候變化，指出6世紀(jì)前50年的氣候要比現(xiàn)代寒冷。葛全勝等[6]通過文獻(xiàn)中的冷暖記錄以10年和30年的分辨率重建了中國東部地區(qū)過去2000年的冬半年溫度變化序列，指出6世紀(jì)初我國東部地區(qū)冬半年溫度相對1951～1980年低了0.8 ℃。張?zhí)祺隱7]通過歷史文獻(xiàn)分析了公元前700～公元1899年長江三角洲的氣候變化特征，研究表明該時期該地區(qū)的溫度經(jīng)歷了暖-冷-暖-冷-暖-冷的變化過程，其中公元500～850年該地區(qū)氣候偏暖，而青藏高原地區(qū)6世紀(jì)的氣候也表現(xiàn)為偏暖特征[8]。通過以上研究成果能夠發(fā)現(xiàn)，在不同時期在不同區(qū)域的氣候表現(xiàn)是存在差異的。

黃河中下游地區(qū)是我國歷史文明的發(fā)源地之一，也是我國重要的糧食產(chǎn)區(qū)，然而，前人對黃河中下游地區(qū)歷史氣候的研究主要集中于隋唐時期以后的氣候冷暖特征、氣候?qū)S河水情的影響、大氣候背景下近現(xiàn)代發(fā)生的極端性氣候事件等方面[9-11]，而缺乏專門對6世紀(jì)上半葉時期該地區(qū)的氣候研究。由于前人已根據(jù)物候記載有效地分析了北京、華中、長江流域等地區(qū)的歷史氣候，且研究結(jié)果具有較好的可靠性[12-16]，因此，本文利用《齊民要術(shù)》中農(nóng)作物的物候記載，并結(jié)合其他文獻(xiàn)中的霜雪等天氣現(xiàn)象資料和自然科學(xué)證據(jù)資料，對6世紀(jì)上半葉黃河中下游地區(qū)的氣候特點進行了初步推斷，為揭示農(nóng)作物對氣候變化的響應(yīng)機制提供理論依據(jù)，對安排和調(diào)整農(nóng)業(yè)活動使其適應(yīng)動態(tài)變化的氣候環(huán)境具有重要的應(yīng)用價值，可以為建立我國歷史氣候完整的變化序列提供一定的參考。

1 數(shù)據(jù)來源與整理

1.1 數(shù)據(jù)來源

《齊民要術(shù)》是產(chǎn)生于6世紀(jì)30～40年代的一本農(nóng)學(xué)巨著，涉及的地域范圍包括河北中南部、河南的黃河北岸、山東和山西東南部[17]，記載的內(nèi)容是基于作者自身和人們的實踐經(jīng)歷、農(nóng)諺以及作者摘錄《汜勝之書》、《禮記·月令》等前人的記載，書中前3卷是關(guān)于農(nóng)作物的記載，內(nèi)容詳細(xì)且信息量大。農(nóng)作物的生長特性與其生育期內(nèi)溫度的累積成正比，反映該段時間內(nèi)氣候與環(huán)境條件變化的積累對作物發(fā)育的綜合效應(yīng)[18-20]，因此基于《齊民要術(shù)》中農(nóng)作物的物候記錄，能夠初步推測其所指示的6世紀(jì)上半葉黃河中下游地區(qū)氣候的冷暖特征。

1.2 數(shù)據(jù)整理

經(jīng)過梳理《齊民要術(shù)》[21]中農(nóng)作物物候的記載信息，將其歸納為谷物和蔬菜兩大類，并根據(jù)對每一種農(nóng)作物記述的特點，分別從播種時間、生長天數(shù)、收獲期、節(jié)氣以及與自然動植物相關(guān)的其他指示等方面對兩類農(nóng)作物進行記錄，如表1 和表2 所示。需要說明的是，本文是按照著作中記載的先后順序來分類記錄的，因為書中記載的先后順序代表相應(yīng)作物在當(dāng)時的地位及重要性。

表1 《齊民要術(shù)》中農(nóng)作物谷物類的物候記錄

表2 《齊民要術(shù)》中農(nóng)作物蔬菜類的物候記錄

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 播種時間的指示分析

《齊民要術(shù)》中農(nóng)作物種植時間是以上時、中時和下時記載的，反映了適合作物播種時間的范圍，而播種的早晚影響作物收獲的質(zhì)量和數(shù)量，正如書中所述“六月種無不霖，遇連雨生，則根強科大。七月種者，雨多亦得；雨少則生不盡，但根細(xì)科小，不同六月種者，便十倍失矣”，同時對不同類型的土地播種時間也有不同，“地勢有良薄，良田宜種晚，薄田宜種早。良地非獨宜晚，早亦無害，薄地宜早，晚必不成實。順天時，量地利，則用力少而成功多”、“種禾無期，因地為時。三月榆莢時雨，高地強土可種禾”、“凡種大小麥，得白露節(jié)，可種薄田；秋分，種中田；后十日，種美田”。該著作產(chǎn)生于戰(zhàn)亂頻發(fā)的年代，收獲作物的多少在6世紀(jì)上半葉的社會環(huán)境下是個關(guān)鍵性問題，因此以上時播種時間與現(xiàn)代相應(yīng)作物播種時間作對比分析。本文共收集《齊民要術(shù)》中26種農(nóng)作物，現(xiàn)代相應(yīng)作物播種時間數(shù)據(jù)來自中國作物種質(zhì)信息網(wǎng)[22]。如圖1所示，經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，記載作物播種時間早于現(xiàn)代相應(yīng)作物播種時間的占到總記載作物數(shù)的64.706%，與現(xiàn)代相應(yīng)作物播種時間相當(dāng)?shù)恼嫉娇傆涊d數(shù)的17.647%，晚于現(xiàn)代相應(yīng)作物播種時間的占到總記載作物數(shù)的17.647%。這和書中“凡田欲早晚相雜。防歲道有所宜。有閏之歲，節(jié)氣近后，宜晚田。然大率欲早，早田倍多于晚”的思想相通，即賈思勰提倡大多數(shù)情況下還是要早種。然而，中國作物種質(zhì)信息網(wǎng)[22]中相應(yīng)作物的播種時間因高程、經(jīng)緯度等地理位置及作物品種的不同而不同，也是存在一定的時間范圍。因此，僅根據(jù)作物的播種時間并不能說明6世紀(jì)上半葉時期黃河中下游地區(qū)的氣候特征，因為其受人為影響的干擾較大。

圖1 《齊民要術(shù)》記載作物播種時間與現(xiàn)代對比

2.2 生育期的指示分析

根據(jù)表1～表2記錄，對比《齊民要術(shù)》記載作物的生長天數(shù)與現(xiàn)代作物生長天數(shù)，如表3所示，其中現(xiàn)代作物生長天數(shù)來自中國作物種質(zhì)信息網(wǎng)[22]。按研究區(qū)域內(nèi)現(xiàn)代作物的最長生長期對比發(fā)現(xiàn)：6世紀(jì)上半葉，谷子的生長期較現(xiàn)代延長了24 d左右；黍的生長期與現(xiàn)代基本相當(dāng)；大豆的生長期較現(xiàn)代延長了5 d左右；對小豆來說，河北、河南地區(qū)的現(xiàn)代生育期比記載的至少要早4～6 d，山東的與其相當(dāng)，而山西的現(xiàn)代生長天數(shù)要較記載的時間長；對于雌麻，由于著者是根據(jù)大麻的果實顏色分雌雄麻，相對于現(xiàn)代該鑒別分類方法的準(zhǔn)確性欠缺，所以對該作物的生長天數(shù)不能進行針對性的對比。

現(xiàn)代氣象學(xué)研究表明，任何一種作物幾乎都需要某一恒定或接近恒定數(shù)量的積溫才能完成其生育期，即在氣溫較高的情況下生育期較短，反之，氣溫較低時生育期延長[23]。雖然作物的生育期不只是受到溫度的影響，還受到光照、降水、作物品種及栽培技術(shù)等的制約，但由于北方地區(qū)的積溫低，積溫天數(shù)也較少，氣溫上升對植被物候的影響較為突出[24]。所以在上述有明確生育期記載的作物中，除大麻、山西地區(qū)的小豆外，記載作物的生育期長于現(xiàn)代的生育期時間，表明該時期黃河中下游地區(qū)的氣溫低于現(xiàn)代溫度，即6世紀(jì)上半葉黃河中下游地區(qū)的氣候偏冷。

表3 《齊民要術(shù)》記載的農(nóng)作物生長天數(shù)與現(xiàn)代生長天數(shù)對比

2.3 與節(jié)氣相關(guān)記錄的指示分析

首先，當(dāng)時作物耕種時間是按照二十四節(jié)氣安排的，以在相關(guān)記錄中提到的節(jié)氣為線索，利用萬年歷對比某節(jié)氣時間的前后變化，以此也可以推斷當(dāng)時黃河中下游地區(qū)的氣候特征?！爸珊蹋闹梁蟀耸?、九十日，常半夜候之，天有霜若白露下”，即夏至后八九十天，半夜要留心，可能會有霜或白露下來。因此該時期黃河中下游地區(qū)白露節(jié)氣時間為9月3～4日之間，而現(xiàn)代時間為9月7～8日之間，相比該節(jié)氣的時間提前了3～5 d。同樣經(jīng)查閱該時期黃河中下游地區(qū)夏至節(jié)氣時間為6月19～20日之間，則“夏至后八九十日”即在9月20日前后有霜出現(xiàn)，以1962～1984年為基準(zhǔn)期，河北邢臺氣象站1962～1984年監(jiān)測得初霜期最早的時間為10月6日左右，山東德州氣象站監(jiān)測在該時段內(nèi)初霜期的最早時間為10月9日左右[25]，因此該時期初霜時間較現(xiàn)代至少提前了15 d左右。王紹武[26]分析初霜期與秋季溫度間的回歸關(guān)系指出：初霜期每提前10 d，秋季氣溫下降0.4 ℃，則據(jù)此推算出該時期該地區(qū)秋季溫度較現(xiàn)代可能下降了0.6 ℃左右。

其次，蔬菜類中記載的冬瓜、冬寒菜、蕓薹、胡荽等作物收獲時間為霜降時，而該時期黃河中下游地區(qū)霜降節(jié)氣的時間為10月19～20日之間，現(xiàn)代時間為10月23～24日之間，該節(jié)氣也提前了3～5 d。又種黍篇中有“常記十月、十一月、十二月凍樹日種之，萬不失一”，凍樹即凍霜凝結(jié)封裹樹枝，相當(dāng)于現(xiàn)在的霧凇現(xiàn)象，即賈思勰指出要記住凍樹的時間，明年在這一時間種黍會萬無一失。作者以凍樹日指示種黍的時間，表明當(dāng)時這一天氣現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，據(jù)研究，現(xiàn)代華北地區(qū)出現(xiàn)霧凇年的氣溫較多年平均氣溫值要低[27]。

3 與其他文獻(xiàn)及研究成果的對比

3.1 與其他歷史文獻(xiàn)資料記載的對比

從表1、表2中能夠看出,《齊民要術(shù)》中農(nóng)作物物候的記載信息量較大，并根據(jù)這些信息可以初步推測出6世紀(jì)上半葉黃河中下游地區(qū)氣候冷暖的特點。此外，其他史料文獻(xiàn)中也有能夠反映該時期所在區(qū)域氣候變化的文字記載，如表4所示。從表4中得知，近50年時間中有15年共出現(xiàn)21次冷事件的記載，相當(dāng)于每2.38年就會發(fā)生一次冷事件，且每次冷事件影響的范圍較廣，部分冷事件持續(xù)時間較長，有的長達(dá)1個月左右，造成的影響嚴(yán)重。河北邢臺氣象站1962～1984年監(jiān)測得終霜期最晚的時間為4月26日左右，山東德州氣象站在該時段監(jiān)測得終霜期最晚的時間為4月21日左右[25]，對比發(fā)現(xiàn)部分隕霜事件發(fā)生的時間較現(xiàn)代至少推遲了20 d左右。王紹武[26]分析終霜期與春季溫度間的相關(guān)關(guān)系指出：終霜期每推遲10 d，春季氣溫下降0.5 ℃，則可以說明該時期該地區(qū)這類冷事件發(fā)生年的春季溫度較現(xiàn)代至少可能下降了1.0 ℃左右，更為異常的是公元537、540年的夏季竟出現(xiàn)降雪天氣，且持續(xù)時長達(dá)28 d左右。

綜上可知，該時期黃河中下游地區(qū)天氣較為異常，冷凍事件發(fā)生頻繁，在一定程度上能夠反映出當(dāng)時氣候的不穩(wěn)定，氣溫波動強烈，整體氣候表現(xiàn)出偏冷的狀態(tài)，與本研究結(jié)論一致。鄭景云等[27]通過魏晉南北朝時期異常霜雪和植物物候的記載推算出6世紀(jì)初中國冬半年溫度距平較現(xiàn)代低0.9 ℃，與本文的研究結(jié)果相似。

3.2 與自然科學(xué)研究成果的對比

近年來，一些自然科學(xué)研究者利用如冰芯、孢粉、湖泊沉積及年輪等氣候代用性指標(biāo)，成功地對歷史氣候變化進行了分析和重建，相對于史料文獻(xiàn)來說，該類研究指標(biāo)的分辨率以及研究結(jié)果的精準(zhǔn)度都有很大的提高。在前人利用各種氣候代用證據(jù)研究得出氣候結(jié)果的基礎(chǔ)上，葛全勝等[29]利用集成方法再次對中國過去5000年氣溫變化序列進行重建，研究得出：在千年尺度上，公元前250～1950是中國寒冷期，在百年尺度上，東部季風(fēng)區(qū)在550AD的百年尺度氣溫變化中是以寒冷為主，而本文涉及的部分研究區(qū)域?qū)儆跂|部季風(fēng)區(qū)。譚明等[30]以1951～1985年5～8月平均氣溫為基準(zhǔn)值，利用石筍紋層厚度對北京地區(qū)過去2650年以來5～8月的氣溫變化進行了重建，如圖2所示，從圖2中能直觀看出6世紀(jì)上半葉5～8月的氣溫在氣溫距平值以下，低于現(xiàn)代平均氣溫，說明該時期北京地區(qū)較現(xiàn)代偏冷。張維英等[31]通過地層剖面分析、遙感解譯等方法研究分析了山東萊州灣南岸平原古湖泊消亡的原因，指出氣候變化直接影響其消亡，其中該湖泊的縮小和消亡正好分別對應(yīng)于公元280～600和1150～1880兩個寒冷期。這些研究結(jié)果都表明，6世紀(jì)上半葉研究區(qū)域氣候呈偏冷的特點，與本文對《齊民要術(shù)》中作物生長期、節(jié)氣及初霜期等相關(guān)指示分析的研究結(jié)果一致。

表4 其他史料文獻(xiàn)中反映6世紀(jì)上半葉黃河中下游地區(qū)氣候的記載

注：該表格部分內(nèi)容摘錄于參考文獻(xiàn)[28]，表格中具體的陽歷時間引自參考文獻(xiàn)[21]。

引自參考文獻(xiàn)[30]，圖中字母C和W分別代表冷和暖。

但是北京的甕山泊-昆明湖的湖泊沉積[32]研究表明在1500～1090年間氣候稍為溫濕；太白山高山帶[33]的孢粉研究結(jié)果表明6世紀(jì)的氣候變暖；任國玉等[34]通過對科爾沁沙地麥里地區(qū)的泥炭孢粉研究指出這一時期該區(qū)域喬木花粉減少，而喬本科及蒿屬藜科花粉增加，且該區(qū)沙丘由固定變?yōu)榘牍潭ò肓鲃訝顟B(tài)，并進一步指出造成這一結(jié)果的主要原因是人類活動。雖然以上研究結(jié)果存在差異，而這些差異主要是由選取的氣候代用性指標(biāo)及其標(biāo)準(zhǔn)不同、時間分辨率不同、采樣點的地理位置以及人為因素等造成的，但并不影響不同類型的研究成果在歷史氣候研究過程中的價值。

綜上所述，利用其他史料文獻(xiàn)中關(guān)于6世紀(jì)上半葉時期黃河中下游地區(qū)氣候變化的記載和部分氣候代用指標(biāo)都反映出該時期該地區(qū)的氣候具有偏冷特征，與本文研究結(jié)果相似。圖3是葛全勝等學(xué)者利用大量歷史文獻(xiàn)中有關(guān)歷史氣候冷暖記載的信息重建的中國東部地區(qū)冬半年過去2000年的溫度變化序列；圖4是葛全勝等學(xué)者利用各種氣候代用指標(biāo)重建的中國過去5000年的溫度變化序列。由圖3、圖4可知，兩種類型的研究方法都共同表明了6世紀(jì)上半葉的氣溫都低于基準(zhǔn)期溫度的多年平均值(都是以1951～1980年平均氣溫值為基準(zhǔn))，即該時期中國氣候較現(xiàn)代要冷。

數(shù)據(jù)引自參考文獻(xiàn)[6]。

數(shù)據(jù)引自參考文獻(xiàn)[29]。

4 結(jié)論

通過詳細(xì)整理《齊民要術(shù)》中記載的農(nóng)作物物候信息，發(fā)現(xiàn)其信息量較大，并對其分析可知：由作物播種期的早晚并不能反映出6世紀(jì)上半葉黃河中下游地區(qū)氣候的冷暖特征，但依據(jù)農(nóng)作物的生長天數(shù)、節(jié)氣和自然物候等相關(guān)指示信息能夠反映出該時期該地區(qū)氣候的冷暖特征。

作物生育期的完成需要一定數(shù)量的積溫，根據(jù)對《齊民要術(shù)》中典型農(nóng)作物生育期和現(xiàn)代相應(yīng)作物生育期長短的比較分析，發(fā)現(xiàn)記載的典型農(nóng)作物生育期都較現(xiàn)代更長，從而表明6世紀(jì)上半葉時期黃河中下游地區(qū)的氣候呈偏冷的特點。同時通過《齊民要術(shù)》中記載的初霜出現(xiàn)時間較現(xiàn)代提前近10 d，可推斷出該時期該地區(qū)秋季溫度較現(xiàn)代可能低0.6 ℃左右。此外，對比記載代表天氣變冷的白露和霜降節(jié)氣出現(xiàn)的時間，均較現(xiàn)代提前了3～5 d左右，而代表天氣回暖的驚蟄節(jié)氣的時間和現(xiàn)代一致，也反映了該時期該區(qū)域氣候表現(xiàn)為偏冷特征。

對其他史料記載氣候信息的分析以及部分自然科學(xué)的研究成果，都反映出該時期黃河中下游地區(qū)氣候整體偏冷的特點，與本文研究結(jié)論一致。同時由其他文獻(xiàn)記載的異常冷事件的頻繁發(fā)生且持續(xù)時間長，以及由部分隕霜事件發(fā)生的時間與現(xiàn)代對比，推斷出隕霜事件發(fā)生年的春季氣溫較現(xiàn)代至少可能低了1.0 ℃左右，加強了對6世紀(jì)上半葉時期黃河中下游地區(qū)氣候偏冷結(jié)果的論證。

從對《齊民要術(shù)》資料整理的過程中可以看出，當(dāng)時的人們已經(jīng)意識到運用自然界中動植物的物候來指示農(nóng)作物耕作和收獲的時間，因而可將作物和自然物候作為互補資料來共同印證歷史和近現(xiàn)代的氣候變化特征，探討氣候變化的規(guī)律和動態(tài)趨勢。

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(責(zé)任編輯：許晶晶)

Records of Crop Phenology and Climatic Change Indicator in Book “Qi Min Yao Shu”

WANG Shui-xia1,2, YIN Shu-yan1*, ZHAO Rui-rui1

(1. College of Tourism and Environmental Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China; 2. National-level Experimental Teaching and Demonstration Center of Geography, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China)

Based on the information of crop phenology (sowing time, growth duration, solar terms, and so on) recorded in the book “Qi Min Yao Shu”, combined with the data of weather phenomena (such as frost and snow) recorded in other literatures, and the data of natural scientific evidences, through adopting the methods of ancient and modern comparison and quantitative analysis, we explored the characteristics of climate in the middle and lower reaches of the Yellow River in the first half of the 6th century. The results indicated that: because the sowing time of crop was greatly affected by human factors, the characteristics of climate in the middle and lower reaches of the Yellow River in the first half of the 6th century could not be speculated, but they could be speculated by such phenological information as crop growth duration, solar terms, and natural phenomenon. The growth durations of typical crops in this area in this era were longer than those in modern times, showing its relatively cold climatic characteristic. According to that the first frost appearance date recorded in “Qi Min Yao Shu” was about 10 d earlier than that in modern times, we inferred that: in this area in this era, the fall air temperature was maybe about 0.6 ℃ lower than that in modern times; the unusually cold events occurred once every 2.38 years in average, and every event lasted for a month or so. Through the comparison of the occurrence time of part meteorite cream events, the author inferred that the spring air temperature in the year of meteorite cream event occurrence was 1.0 ℃ lower at least than that in modern times.

Phenology; Climatic characteristic; Middle and lower reaches of Yellow River; Crop; “Qi Min Yao Shu”

2016-12-20

國家自然科學(xué)基金項目(41371029、41601020)。

王水霞(1993─)，女，陜西榆林人，碩士研究生，主要從事環(huán)境變化與自然災(zāi)害研究。*通訊作者：殷淑燕。

P467

A

1001-8581(2017)05-0094-07