中国科学院地理科学与资源研究所刘玉洁研究员项目团队，八年打造《中国农业物候》

物候学是研究自然界植物、动物和环境条件（气候、水文、土壤条件）的周期变化之间相互关系的科学。1963 年，竺可桢先生和宛敏渭先生合著的《物候学》出版，极大地推动了物候学知识的传播和普及，物候学科在我国也得到了快速发展。物候学研究的目的是认识自然季节变化的规律，以服务于农业生产和科学研究。近年来，在全球增暖背景下，植物物候作为气候变化的指示器，在全球气候变化研究中受到广泛关注。相较于自然植被物候研究的国际热度，农作物物候相关研究仍然非常缺乏。而作为植物物候的重要组成部分，作物物候不仅能够在一定程度上表征该时期内作物生长发育对气候变化的响应，也能反映出作物对气候变化的适应程度，是直接影响到作物生长和产量形成的关键变量。由于受到气候变化和人为管理的共同作用，作物物候影响机制更为复杂，有限的研究也限制了对它的理解。因此，开展作物物候变化及其影响机制研究，不仅对物候学的发展具有重要的推动作用，对于科学应对气候变化和指导区域农业可持续发展也具有重要意义。

▲ 四大农作物种植区及站点分布

农业物候学的定义是：研究自然界农作物、动物和环境条件（气候、水文、土壤条件）的周期变化之间相互关系的科学。鉴于此，中国科学院地理科学与资源研究所刘玉洁研究员团队近年来聚焦气候变化与农业物候关系研究，从地理学视角，基于我国四大作物（小麦、玉米、水稻、大豆）与五种经济作物（棉花、高粱、谷子、油菜、花生）的多个种植区农业气象观测站的长时间序列观测数据，系统揭示了过去30 年以来中国主要农作物物候的变化规律、主要影响因素及驱动机制。从资料的收集整理到数据计算，从结果分析到科学规律发现，再到主要观点和结论的形成，其间反复推敲与修改，历时八载终于撰写完成《中国农业物候》（刘玉洁等著. 北京：科学出版社, 2024.5）。

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全书共分为11 章。第1 章为绪论；第2～10 章分别为小麦、玉米、水稻、大豆、棉花、高粱、谷子、油菜、花生九种作物的物候变化及归因分析；第11 章为讨论总结，并展望了未来主要的研究趋势。

本书在研究和撰写中重点突出以下几个方面。

• 一是结合作物的种植比例对物候观测站点进行种植区域划分，包括四大小麦种植区、四大玉米种植区、三大水稻种植区和三大大豆种植区，以及五种经济作物（棉花、高粱、谷子、油菜、花生）的种植范围。

• 二是使用的小麦、玉米和水稻站点的物候期数据观测年限不少于30 年，大豆、油菜、花生站点物候期数据观测年限不少于20 年，棉花、高粱、谷子站点物候期数据观测年限不少于10 年。各站点涵盖以上作物生长季内所有物候期，包括10 个小麦物候期、8 个玉米物候期、10 个水稻物候期、6 个大豆物候期、8 个棉花物候期、8 个高粱物候期、6 个谷子物候期、7 个油菜物候期、5 个花生物候期。

• 三是系统揭示了过去30 年来作物物候变化的时空分异特征，阐明了作物物候对多种关键气候因子（温度、降水和日照时数）变化的敏感性差异及其时空分异规律。

• 四是首次提出了量化区分气候变化和人为管理措施对作物物候影响相对贡献程度的动态归因方法，系统评价了二者对我国九种作物物候变化的分别贡献、综合效应及空间差异。

▲ 1981～2010 年小麦全生育期内平均气温（a）、累积降水（b）、累积日照时数（c）和GDD（d）空间变化趋势

▲ 1981～2010 年气候变化和管理措施对春小麦（a）和冬小麦（b）物候期变化的相对贡献度

本书得到了中国科学院战略性先导科技专项（A 类）课题“黑土地粮食安全模拟与预警”（XDA28060200）、国家自然科学基金优秀青年科学基金项目“全球变化与农业物候”（42122003）和面上项目“过去30 年华北平原冬小麦物候变化特征及其影响机制研究”（41671037）、中国科学院青年创新促进会会员/优秀会员项目（2016049）、中国科学院地理科学与资源研究所可桢杰出青年学者计划项目“过去30 年气候变化和人为管理措施对我国作物物候的协同影响与相对作用”（2017RC101），以及科技部国家重点研发计划专项“中国植被物候对全球变化的响应机制及未来趋势”（2018YFA0606102）的资助。

相关成果得到了美国科学促进会（American Association for the Advancement of Science，AAAS）的亮点报道和政府间气候变化专门委员会（Inter-governmental Panel on Climate Change，IPCC）第六次评估特别报告《气候变化与土地》（2019），以及第二工作组报告的引用评述（2022）；入选了《地球大数据支撑可持续发展目标报告（2020）》，是气候变化方向（SDG13.1）中的两个案例之一，该报告在第75 届联合国大会期间发布，并入选中国科学院2020 年度科技创新亮点成果和国家自然科学基金委员会地球科学部学科工作报告和代表性成果（2021）。

本文摘编自《中国农业物候》（刘玉洁等著. 北京：科学出版社, 2024.5）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

审图号：GS（2020）3204 号

ISBN 978-7-03-077580-1

责任编辑：李 迪 刘晓静

本书重点围绕气候变化与农业物候关系研究，从地理学视角，首次较为系统地揭示了一定历史观测期内中国九种作物（小麦、玉米、水稻、大豆、棉花、高粱、谷子、油菜、花生）的物候变化趋势，明晰了作物物候对关键气候因子变化的敏感性差异及其时空分异规律，量化区分了气候变化和人为管理措施对作物物候变化的影响，系统评价了气候变化和人为管理措施对我国九种作物物候变化的分别贡献、综合效应及空间差异。

本书可为国家有关部门、地方政府相关政策的制定提供决策参考，也可供地学、农学、气象学、生态学、环境科学等领域的专家学者或研究生在科研工作或学习中参考使用。

（本文编辑：刘四旦）

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