生长期、生长周期和生长季概念辨析
2021-12-28安徽汪卫卫
安徽 汪卫卫
在高中地理教学中,经常会遇到生长期这个概念,有时这个概念会让我们犯迷糊。其中一个很重要的案例是东北地区生长期到底是长还是短,一种讲法是东北地区冬季寒冷而漫长,东北地区水稻生长期短,另一种讲法是东北地区气温低,水稻生长慢,所以东北地区水稻的生长期长。在各地出现的模拟试卷上,生长期的概念也是层出不穷,由于对概念理解不足,让高中老师在解释这类问题时显得非常困难。《普通高中地理课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)强调加强学生的核心素养,核心素养培养的前提是加强核心概念的讲解。生长期是地理学中非常重要的概念,但是教材中对这个概念的解释比较少。为了更好地理解这个概念,笔者翻阅了大量的论文,试图给生长期一个较为准确的定义,也对相似的概念生长期、生长周期和生长季进行适度的辨析。为了使定义更加接近事实,笔者主要选择了近几年发表的,有一定权威性的论文。
本文首先会介绍生长期的概念,然后以解答提问的方式步步逼近生长期概念的本质,最后通过真题解析帮助师生更好地解决与生长期相关的习题。
一、生长期的定义
生长期是指一个地区在一年内植物正常生长的时间段。我们首先来解释正常生长的时间段,这对于不同的植物是不同的,对于一年生草类来说,指草类从发芽到枯黄的时间段,与生命期的概念类似;对于落叶树木来说,这个时间段指树木从返青到休眠(休眠为树木落叶之后的阶段,这里的不包括休眠)的时间段;对于作物来说,指从播种到成熟的时间段。
然后我们再来看关键词“时间段”,有的中学老师会将“时间段”这个关键词改为“天数”,我们来看一看改完之后的变化。在同样介绍东北地区的生长期时,前一种说法是东北地区的生长期是从5—9月,后一种说法是东北地区生长期一般是4个月。可以明显发现差别。我们可以讲生长期的时间是4个月,但不能说生长期是4个月。另外生长期的时间也可以用“积日”这个概念来表示。
最后,生长期的时间为什么一定要在一年内,是因为这个概念是和物候相关的。植物物候是指植物受气候和其他环境因子的影响而出现的以年为周期的自然现象,例如,树木随着气候的季节性变化而发生返青、抽枝、展叶、开花、结果及落叶、休眠等规律性变化的现象。在这所有的变化中,除了休眠以外,就是树木正常生长的时间段,也就是生长期。生长期和物候紧密相关,物候是在一年的时间内生长发育的变化情况,所以生长期也就要限定在一年的时间段内了。另外对于像热带雨林中常年生长的植物,我们都不讲它的生长期。
二、概念探讨
1.某一地区具体某种作物或植物的生长期和泛泛讲某一地区生长期的区别
生长期针对的对象不同,概念的含义也会发生变化。如果针对具体某一种植物或作物,它指的就是具体这种作物一年内在该地区正常生长的时期。如果针对某地区而言,应该指的是该地区大多数作物或植物正常生长的时间段之和。
2.为什么我们既可以说东北地区作物的生长期短,又可以说东北地区作物的生长期长
首先这是由作物生长期的特殊性决定的。作物的生长期受人类的干扰较大。播种和收获都是人类活动导致的。自然植物在成熟之后,可能还会继续生长,像水稻在成熟之后就会被人类收割。也就是说自然植物在成熟之后还可以继续生长,但是水稻等作物成熟之后生长就结束了,生长期也只能算到其成熟时。对于自然植物而言,影响其生长的主要是最低生物学温度,高于最低生物学温度就可以正常生长,温度提高其生长期会延长;但对于水稻等作物而言,决定其生长期结束的是成熟期的到来,温度提高会导致其生长发育速度增快,成熟得更快,生长期反而会缩短。
另外为什么东北地区(作物)的生长期比较长呢。这是因为泛泛来说东北地区(作物)的生长期是多种作物生长期的总和,温度提高会使适合作物生长的时期延长,生长期就延长了。
但是在一篇论文中讲到了长江中下游地区比东北地区水稻的生长期更长,这实际上是将长三角地区的多季水稻和东北地区的一季水稻相比的。
3.生长期、生长周期有什么区别
某所著名中学的地理老师对生长期和生长周期两个概念进行了界定,并认为两个概念存在着巨大的差别。实际上这是不正确。从论文检索中,笔者发现很多时候这两个概念都是混用的。在论文《气候变化对中国水稻生产的影响研究》涉及“生长期”和“生长周期”两个概念,而且两个概念的含义是没有差别的。在《气象学与生活》一书中,也用到了生长周期这一概念,它的含义是城市或郊区植物正常生长的时间段,这和生长期的概念也是一致的。
如果真的要说区别,生长期在某些时候可以代表生长阶段的含义。生长期也可以指生长阶段。例如,一篇论文中不同生长期包括幼苗生长期,指数生长期,花果期。生长周期是指整个生长期,不能分别指各个生长阶段。
4.生长季和生长期的含义是否相同,生长季中的“季”又是什么含义
在一篇讨论青藏高原植物物候的论文中,生长季指的是植被从返青期到枯黄期的时间段。说明生长季和生长期的含义是相同的。由于决定植物是否正常生长与气候等其他环境因子有关,其中最重要的因素是温度,植物只有在高于其最低生物学温度的情况下才能正常生长,对于一个地区的大多数植物来说,可以简单用候均温(5日滑动平均气温)≥10℃(或5℃或0℃)来界定,这个时间段和春、夏、秋三个季节的时间基本吻合,所以我们把生长期也可以称为生长季。
有两篇讨论生长期的论文,一篇介绍生长期是从春季起始日到冬季起始日。其中以候均温≤10℃为冬季起始日,候均温>10℃为春季起始日,≥22℃为夏季起始日。另一篇类似的论文中以候均温≥0℃为生长期的始日,<0℃为生长期的终日。
5.为什么我们既可以说东北地区的生长期短,又可以说东北地区水稻的生长期长
我们说东北地区生长期短,跟上面的生长期的解释是相似的。但如果我们说东北地区水稻的生长期长,是将东北地区一季水稻的生长期(播种到成熟)与其他地区一季水稻的生长期比较,因为东北地区气温低,水稻的生长更慢,一季水稻水稻的生长期更长,有利于营养物质的积累,所以品质较高。
6.文献中得出了哪些研究结论
地理学中更多的是研究气候变化与生长期的关系,包括气候变化导致的生长期历时的变化,生长期起始日的变化(或物候角度出发的季节的变化),作物产量的可能变化。跟我们前文提到的一样,生长期针对的对象不同,概念的解释也不相同。特别是对于作物而言,具体作物的生长期的变化和一个地区的生长期的变化是不同的。论文中指出了具体作物(如冬小麦)的生长期(生育期)历时和气温总体上呈负相关的关系,而整体来说,随着气温总体上升,我国各地的生长期都延长了。同理,针对大多数地区而言,春季(可简单看成一个地区大多数植物返青)的时间提前了,冬季(可简单看成一个地区大部分植物枯黄)的时间推迟了。气候变化对作物产量的影响是复杂的,对不同的地区是不同的,一般来说,气温升高,较低纬度地区有负面的影响,较高纬度的地区有正面的影响;对于不同的作物也是不同的。
7.类似的概念还有哪些,它们又是什么含义
有效积温(生长度日):作物在任何一天,其日平均气温和作物基础温度之间的差,基础温度就是作物生长所需要的最低温度。比如,甜玉米的基础温度是10℃,而豌豆是4℃。当某天的平均温度是24℃时,甜玉米的度日数是14,而豌豆则是20。从作物生长季节开始,逐日的生长度日就累加起来。例如,某作物需要2 000生长度日才能成熟,那么其收获的时间就是生长度日累加达到2 000的时间。虽然植物成熟的因素很多,但这可以看成是一个简单而较为有效的工具。
活动积温:跟有效积温类似,只不过它是将作物生长季节的日均温直接累加。
积日(day of year):指一年中植物或作物正常生长的日数的累加。例如,某一种作物从3月21日种植,6月22日收获,积日大概就是3个月,90天左右。
三、试题解析
【例1】(2020全国卷Ⅰ,9题)岳桦林带是长白山海拔最高的森林带,岳桦林带气候寒冷,生长季短,只有其下部的岳桦才结实(种子)。岳桦结实的海拔上限称为岳桦结实线,岳桦林分布上限即长白山林线。监测表明,20世纪90年代以来,长白山北坡气候持续变暖,岳桦结实线基本稳定;林线的海拔快速提升了70~80米,但近年趋于稳定。据此完成第9题。
9.推测20世纪90年代以来,长白山北坡岳桦林带
( )
A.冬季升温幅度小,生长季稳定
B.冬季升温幅度大,生长季延长
C.冬季升温幅度大,生长季稳定
D.冬季升温幅度小,生长季延长
【解析】生长季是指一个地区植物或作物正常生长的时间段。本题材料中介绍“生长季短,只有其下部的岳桦才结实(种子)”。说明生长季的长短跟结实之间有紧密的联系。所以结实线稳定,生长季就稳定。另外,海拔较高的地方冬季气温较低,岳桦生存不了,但随着冬季气温的升高,岳桦能够生长的海拔高度就大大提升了。另外我们可以猜测升温主要发生在冬季,春季和秋季的升温幅度不大,因为春季气温的提升会导致生长季的起始日提前,秋季气温的提升会导致生长季的结束日延后,就会导致生长季的延长。所以选C。
从本题中我们可以看出气候变暖并不一定会使生长期(季)延长,如果主要是冬季气温升高,而且没有超过植物生长的最低生物学温度,生长期就不一定延长。
【例2】负积温是某时段内日平均气温小于0 ℃的累加,是农业生产的参考数据之一。一个地区的负积温,影响着当地农作物的越冬安全,影响农业病虫害的发展和农药使用量。假如一个地区的负积温增加,可能带来的影响是
( )
A.缩短农作物生长周期
B.减少农药使用量
C.利于果树的安全越冬
D.有利于农业病虫害的发展
【解析】负积温的增加,不利于果树的安全越冬。但有利于限制病虫害的发展,减少农药使用量。所以答案选B。我们再来看一下A选项,负积温意味着气温下降,作物生长速度减慢,缩短生长周期肯定是不对的,但是是不是说一定意味着延长生长周期呢。作物成熟我们可以简单地用有效积温来衡量,有效积温是指,作物在任何一天,其日平均气温和作物基础温度之间的差,基础温度就是作物生长所需要的最低温度。每种作物成熟都需要一定的有效积温,超过这个数值就会成熟。假如我们把作物的生长的最低温度定为0℃,那现在就有两种可能,一种负积温下降是因为低于0℃的日数延长导致的,那么负积温下降就很有可能导致生长期延长。但是如果低于0℃的日数没有延长,而是这段时间的温度下降了,那么负积温下降就不会导致生长期延长了。这种解读方法和上面的高考题就很类似了,气温的上升和下降和生长期的延长和缩短没有绝对的相关性,另外生长期不仅受气温的影响,还受其他因素的影响,我们再看下一个高考题。
【例3】(2017全国卷Ⅱ,8题)热带沙漠中的尼罗河泛滥区孕育了古埃及农耕文明。尼罗河在每年6—10月泛滥,从上游带来的类似肥沃土壤的沉积物,与上游来水和周边区域的植物资源,都对农耕文明的形成意义重大。据此完成第8题。
8.古埃及人从周边区域引入植物用于种植,引入植物的生长期必须与尼罗河泛滥区的耕种期一致。由此判断这些植物最可能来自于
( )
A.热带雨林气候区
B.地中海气候区
C.热带草原气候区
D.热带季风气候区
【解析】从题中可知,尼罗河在每年6—10月泛滥,则耕种期在11月到第二年5月(主要是冬季),而地中海气候区夏季高温少雨,冬季温和多雨,该地区全年气温较高,气温对生长期的影响较小,而降水的季节性较强,所以影响其生长期的主要因素是降水,冬季降水多,故生长期主要在冬季。故选B。
从本题可以看出,影响生长期的因素不仅包括气温。实际上,影响生长期长短的因素很多,气温、降水、光照等其他环境因素,以及人类活动对于生长期都有很大的影响。