安徽 汪衛衛
在高中地理教學中,經常會遇到生長期這個概念,有時這個概念會讓我們犯迷糊。其中一個很重要的案例是東北地區生長期到底是長還是短,一種講法是東北地區冬季寒冷而漫長,東北地區水稻生長期短,另一種講法是東北地區氣溫低,水稻生長慢,所以東北地區水稻的生長期長。在各地出現的模擬試卷上,生長期的概念也是層出不窮,由于對概念理解不足,讓高中老師在解釋這類問題時顯得非常困難。《普通高中地理課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標準》)強調加強學生的核心素養,核心素養培養的前提是加強核心概念的講解。生長期是地理學中非常重要的概念,但是教材中對這個概念的解釋比較少。為了更好地理解這個概念,筆者翻閱了大量的論文,試圖給生長期一個較為準確的定義,也對相似的概念生長期、生長周期和生長季進行適度的辨析。為了使定義更加接近事實,筆者主要選擇了近幾年發表的,有一定權威性的論文。
本文首先會介紹生長期的概念,然后以解答提問的方式步步逼近生長期概念的本質,最后通過真題解析幫助師生更好地解決與生長期相關的習題。
生長期是指一個地區在一年內植物正常生長的時間段。我們首先來解釋正常生長的時間段,這對于不同的植物是不同的,對于一年生草類來說,指草類從發芽到枯黃的時間段,與生命期的概念類似;對于落葉樹木來說,這個時間段指樹木從返青到休眠(休眠為樹木落葉之后的階段,這里的不包括休眠)的時間段;對于作物來說,指從播種到成熟的時間段。
然后我們再來看關鍵詞“時間段”,有的中學老師會將“時間段”這個關鍵詞改為“天數”,我們來看一看改完之后的變化。在同樣介紹東北地區的生長期時,前一種說法是東北地區的生長期是從5—9月,后一種說法是東北地區生長期一般是4個月。可以明顯發現差別。我們可以講生長期的時間是4個月,但不能說生長期是4個月。另外生長期的時間也可以用“積日”這個概念來表示。
最后,生長期的時間為什么一定要在一年內,是因為這個概念是和物候相關的。植物物候是指植物受氣候和其他環境因子的影響而出現的以年為周期的自然現象,例如,樹木隨著氣候的季節性變化而發生返青、抽枝、展葉、開花、結果及落葉、休眠等規律性變化的現象。在這所有的變化中,除了休眠以外,就是樹木正常生長的時間段,也就是生長期。生長期和物候緊密相關,物候是在一年的時間內生長發育的變化情況,所以生長期也就要限定在一年的時間段內了。另外對于像熱帶雨林中常年生長的植物,我們都不講它的生長期。
1.某一地區具體某種作物或植物的生長期和泛泛講某一地區生長期的區別
生長期針對的對象不同,概念的含義也會發生變化。如果針對具體某一種植物或作物,它指的就是具體這種作物一年內在該地區正常生長的時期。如果針對某地區而言,應該指的是該地區大多數作物或植物正常生長的時間段之和。
2.為什么我們既可以說東北地區作物的生長期短,又可以說東北地區作物的生長期長
首先這是由作物生長期的特殊性決定的。作物的生長期受人類的干擾較大。播種和收獲都是人類活動導致的。自然植物在成熟之后,可能還會繼續生長,像水稻在成熟之后就會被人類收割。也就是說自然植物在成熟之后還可以繼續生長,但是水稻等作物成熟之后生長就結束了,生長期也只能算到其成熟時。對于自然植物而言,影響其生長的主要是最低生物學溫度,高于最低生物學溫度就可以正常生長,溫度提高其生長期會延長;但對于水稻等作物而言,決定其生長期結束的是成熟期的到來,溫度提高會導致其生長發育速度增快,成熟得更快,生長期反而會縮短。
另外為什么東北地區(作物)的生長期比較長呢。這是因為泛泛來說東北地區(作物)的生長期是多種作物生長期的總和,溫度提高會使適合作物生長的時期延長,生長期就延長了。
但是在一篇論文中講到了長江中下游地區比東北地區水稻的生長期更長,這實際上是將長三角地區的多季水稻和東北地區的一季水稻相比的。
3.生長期、生長周期有什么區別
某所著名中學的地理老師對生長期和生長周期兩個概念進行了界定,并認為兩個概念存在著巨大的差別。實際上這是不正確。從論文檢索中,筆者發現很多時候這兩個概念都是混用的。在論文《氣候變化對中國水稻生產的影響研究》涉及“生長期”和“生長周期”兩個概念,而且兩個概念的含義是沒有差別的。在《氣象學與生活》一書中,也用到了生長周期這一概念,它的含義是城市或郊區植物正常生長的時間段,這和生長期的概念也是一致的。
如果真的要說區別,生長期在某些時候可以代表生長階段的含義。生長期也可以指生長階段。例如,一篇論文中不同生長期包括幼苗生長期,指數生長期,花果期。生長周期是指整個生長期,不能分別指各個生長階段。
4.生長季和生長期的含義是否相同,生長季中的“季”又是什么含義
在一篇討論青藏高原植物物候的論文中,生長季指的是植被從返青期到枯黃期的時間段。說明生長季和生長期的含義是相同的。由于決定植物是否正常生長與氣候等其他環境因子有關,其中最重要的因素是溫度,植物只有在高于其最低生物學溫度的情況下才能正常生長,對于一個地區的大多數植物來說,可以簡單用候均溫(5日滑動平均氣溫)≥10℃(或5℃或0℃)來界定,這個時間段和春、夏、秋三個季節的時間基本吻合,所以我們把生長期也可以稱為生長季。
有兩篇討論生長期的論文,一篇介紹生長期是從春季起始日到冬季起始日。其中以候均溫≤10℃為冬季起始日,候均溫>10℃為春季起始日,≥22℃為夏季起始日。另一篇類似的論文中以候均溫≥0℃為生長期的始日,<0℃為生長期的終日。
5.為什么我們既可以說東北地區的生長期短,又可以說東北地區水稻的生長期長
我們說東北地區生長期短,跟上面的生長期的解釋是相似的。但如果我們說東北地區水稻的生長期長,是將東北地區一季水稻的生長期(播種到成熟)與其他地區一季水稻的生長期比較,因為東北地區氣溫低,水稻的生長更慢,一季水稻水稻的生長期更長,有利于營養物質的積累,所以品質較高。
6.文獻中得出了哪些研究結論
地理學中更多的是研究氣候變化與生長期的關系,包括氣候變化導致的生長期歷時的變化,生長期起始日的變化(或物候角度出發的季節的變化),作物產量的可能變化。跟我們前文提到的一樣,生長期針對的對象不同,概念的解釋也不相同。特別是對于作物而言,具體作物的生長期的變化和一個地區的生長期的變化是不同的。論文中指出了具體作物(如冬小麥)的生長期(生育期)歷時和氣溫總體上呈負相關的關系,而整體來說,隨著氣溫總體上升,我國各地的生長期都延長了。同理,針對大多數地區而言,春季(可簡單看成一個地區大多數植物返青)的時間提前了,冬季(可簡單看成一個地區大部分植物枯黃)的時間推遲了。氣候變化對作物產量的影響是復雜的,對不同的地區是不同的,一般來說,氣溫升高,較低緯度地區有負面的影響,較高緯度的地區有正面的影響;對于不同的作物也是不同的。
7.類似的概念還有哪些,它們又是什么含義
有效積溫(生長度日):作物在任何一天,其日平均氣溫和作物基礎溫度之間的差,基礎溫度就是作物生長所需要的最低溫度。比如,甜玉米的基礎溫度是10℃,而豌豆是4℃。當某天的平均溫度是24℃時,甜玉米的度日數是14,而豌豆則是20。從作物生長季節開始,逐日的生長度日就累加起來。例如,某作物需要2 000生長度日才能成熟,那么其收獲的時間就是生長度日累加達到2 000的時間。雖然植物成熟的因素很多,但這可以看成是一個簡單而較為有效的工具。
活動積溫:跟有效積溫類似,只不過它是將作物生長季節的日均溫直接累加。
積日(day of year):指一年中植物或作物正常生長的日數的累加。例如,某一種作物從3月21日種植,6月22日收獲,積日大概就是3個月,90天左右。
【例1】(2020全國卷Ⅰ,9題)岳樺林帶是長白山海拔最高的森林帶,岳樺林帶氣候寒冷,生長季短,只有其下部的岳樺才結實(種子)。岳樺結實的海拔上限稱為岳樺結實線,岳樺林分布上限即長白山林線。監測表明,20世紀90年代以來,長白山北坡氣候持續變暖,岳樺結實線基本穩定;林線的海拔快速提升了70~80米,但近年趨于穩定。據此完成第9題。
9.推測20世紀90年代以來,長白山北坡岳樺林帶
( )
A.冬季升溫幅度小,生長季穩定
B.冬季升溫幅度大,生長季延長
C.冬季升溫幅度大,生長季穩定
D.冬季升溫幅度小,生長季延長
【解析】生長季是指一個地區植物或作物正常生長的時間段。本題材料中介紹“生長季短,只有其下部的岳樺才結實(種子)”。說明生長季的長短跟結實之間有緊密的聯系。所以結實線穩定,生長季就穩定。另外,海拔較高的地方冬季氣溫較低,岳樺生存不了,但隨著冬季氣溫的升高,岳樺能夠生長的海拔高度就大大提升了。另外我們可以猜測升溫主要發生在冬季,春季和秋季的升溫幅度不大,因為春季氣溫的提升會導致生長季的起始日提前,秋季氣溫的提升會導致生長季的結束日延后,就會導致生長季的延長。所以選C。
從本題中我們可以看出氣候變暖并不一定會使生長期(季)延長,如果主要是冬季氣溫升高,而且沒有超過植物生長的最低生物學溫度,生長期就不一定延長。
【例2】負積溫是某時段內日平均氣溫小于0 ℃的累加,是農業生產的參考數據之一。一個地區的負積溫,影響著當地農作物的越冬安全,影響農業病蟲害的發展和農藥使用量。假如一個地區的負積溫增加,可能帶來的影響是
( )
A.縮短農作物生長周期
B.減少農藥使用量
C.利于果樹的安全越冬
D.有利于農業病蟲害的發展
【解析】負積溫的增加,不利于果樹的安全越冬。但有利于限制病蟲害的發展,減少農藥使用量。所以答案選B。我們再來看一下A選項,負積溫意味著氣溫下降,作物生長速度減慢,縮短生長周期肯定是不對的,但是是不是說一定意味著延長生長周期呢。作物成熟我們可以簡單地用有效積溫來衡量,有效積溫是指,作物在任何一天,其日平均氣溫和作物基礎溫度之間的差,基礎溫度就是作物生長所需要的最低溫度。每種作物成熟都需要一定的有效積溫,超過這個數值就會成熟。假如我們把作物的生長的最低溫度定為0℃,那現在就有兩種可能,一種負積溫下降是因為低于0℃的日數延長導致的,那么負積溫下降就很有可能導致生長期延長。但是如果低于0℃的日數沒有延長,而是這段時間的溫度下降了,那么負積溫下降就不會導致生長期延長了。這種解讀方法和上面的高考題就很類似了,氣溫的上升和下降和生長期的延長和縮短沒有絕對的相關性,另外生長期不僅受氣溫的影響,還受其他因素的影響,我們再看下一個高考題。
【例3】(2017全國卷Ⅱ,8題)熱帶沙漠中的尼羅河泛濫區孕育了古埃及農耕文明。尼羅河在每年6—10月泛濫,從上游帶來的類似肥沃土壤的沉積物,與上游來水和周邊區域的植物資源,都對農耕文明的形成意義重大。據此完成第8題。
8.古埃及人從周邊區域引入植物用于種植,引入植物的生長期必須與尼羅河泛濫區的耕種期一致。由此判斷這些植物最可能來自于
( )
A.熱帶雨林氣候區
B.地中海氣候區
C.熱帶草原氣候區
D.熱帶季風氣候區
【解析】從題中可知,尼羅河在每年6—10月泛濫,則耕種期在11月到第二年5月(主要是冬季),而地中海氣候區夏季高溫少雨,冬季溫和多雨,該地區全年氣溫較高,氣溫對生長期的影響較小,而降水的季節性較強,所以影響其生長期的主要因素是降水,冬季降水多,故生長期主要在冬季。故選B。
從本題可以看出,影響生長期的因素不僅包括氣溫。實際上,影響生長期長短的因素很多,氣溫、降水、光照等其他環境因素,以及人類活動對于生長期都有很大的影響。