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中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 42 卷 686 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象 Chinese Journal of Agrometeorology 2021 年 doi 10 3969 j issn 1000 6362 2021 08 006 張子源 鄭大瑋 潘宇鷹 等 積溫及熱量資源概念的科學(xué)性問題與改進(jìn) J 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象 2021 42 8 686 692 積溫及熱量資源概念的科學(xué)性問題與改進(jìn) 張子源 1 鄭大瑋 1 潘宇鷹 1 2 潘志華 1 1 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 北京 100193 2 陜西省農(nóng)業(yè)遙感與經(jīng)濟(jì)作物氣象服務(wù)中心 西安 710014 摘要 積溫與熱量資源的概念廣泛存在于國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)及教材 但其傳統(tǒng)定義有違物理學(xué)原理 英譯用詞及度量 單位也不統(tǒng)一 需要給予準(zhǔn)確的科學(xué)詮釋并進(jìn)一步規(guī)范化 本文分析了 Web of Science 的相關(guān)文獻(xiàn) 綜述了 積溫與熱量資源概念的由來與發(fā)展 提出了應(yīng)用中存在的問題 研究表明 雖然積溫作為農(nóng)業(yè)熱量資源的主 要指標(biāo)并廣泛應(yīng)用 但植物和變溫動(dòng)物完成某個(gè)階段的生長(zhǎng)發(fā)育并非需要一定數(shù)量的積溫 而是需要適宜溫 度條件和必要的持續(xù)時(shí)間 過高的溫度或過多的熱量反而可造成傷害 有時(shí)有的物種反而需要相對(duì)較低的溫 度條件 建議將 熱量資源 改稱 溫度資源 即有利于植物與變溫動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育的溫度條件與其持續(xù)時(shí) 間的綜合 從而賦予積溫和溫度資源充分的生物學(xué)與物理學(xué)意義 關(guān)鍵詞 熱時(shí) 度 日 積溫 熱量資源 度量單位 科學(xué)性 The Scientific Problem and Improvement of the Concepts of Accumulated Temperature and Heat Resource ZHANG Zi yuan 1 ZHENG Da wei 1 PAN Yu ying 1 2 PAN Zhi hua 1 1 College of Resources and Environment China Agricultural University Beijing 100193 China 2 Shaanxi Agricultural Remote Sensing and Economic Crop Meteorological Service Center Xi an 710014 Abstract The concepts of accumulated temperature and heat resources have been widely presented in domestic literature and teaching materials and accumulated temperature is usually as the main form of representation of heat resource But its traditional definition obviously violates the principles of physics and the measurement units also have not been unified It urgently needs to be given an accurate scientific interpretation and further standardized Based on the origin and development history of the concepts of accumulated temperature and heat resources the problems in its practical application are reviewed in this paper and the application frequency geographical distribution characteristics of the term of accumulated temperature and its synonyms through Web of Science related literature are statistically analyzed and compared The results show that although accumulated temperature is the main indicator of traditional term of agricultural heat resources and is widely used however in fact plants and cold blooded animals do not need a certain amount of heat energy to complete a certain stage of growth and development but require suitable temperature conditions and necessary duration Excessive heat or too high temperature will cause damage to organisms and some species even require relatively lower temperatures On the other hand literature search and statistics show that the term accumulated temperature has been rarer and rarer used in the international academic communities now and the term heat resource is also rarely used in 收稿日期 2020 12 13 基金項(xiàng)目 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 京津冀地區(qū)適應(yīng)增暖路徑及社會(huì)經(jīng)濟(jì)代價(jià)綜合評(píng)估研究 2018YFA0606303 通訊作者 潘志華 教授 研究方向?yàn)樯鷳B(tài)與農(nóng)業(yè)氣象 氣候變化影響與適應(yīng) E mail panzhihua 第一作者聯(lián)系方式 張子源 E mail 15901023512 第 8 期 張子源等 積溫及熱量資源概念的科學(xué)性問題與改進(jìn) 687 authoritative agricultural meteorological literature In order to promote a more accurate and scientific term it is recommended to stop use of the term accumulated temperature in Chinese Scientific Journals and to change into integrated temperature or thermal time And the unit should be unified into d or h and not The term of heat resource is also changed to temperature resource and broadened i e the synthesis of temperature conditions and their duration conducive to growth and development of plants and cold blood animals It will give full scientific significance without affecting the large number of applications and achievements of the current accumulated temperature theory and will promote further development of agricultural meteorology and related disciplines Key words Thermal time Degree day Accumulated temperature Heat resource Measuring unit Scientificalness 熱量資源作為氣候資源的一種 出現(xiàn)在很多資 源評(píng)價(jià)相關(guān)的科技論文中 從文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù) 中國(guó)知 網(wǎng) 查詢?cè)~條 熱量資源 的數(shù)據(jù)顯示 1980 年以 來 該詞出現(xiàn)的文章共有約 4300 篇 但該詞在氣候 資源量的說明方面 關(guān)于其是否能夠準(zhǔn)確表征其中 的物理學(xué)含義 學(xué)術(shù)界有較多的爭(zhēng)議 本文擬通過 對(duì)爭(zhēng)議的本質(zhì) 以及 熱量資源 的含義 國(guó)內(nèi)外 應(yīng)用情況的文獻(xiàn)分析等方面 提出對(duì)該詞表達(dá)的不 同意見 以便為今后科學(xué)名詞審定提供更為準(zhǔn)確的 釋義 1 積溫 與 熱量資源 的實(shí)質(zhì) 長(zhǎng)期以來 熱量資源被看作一種主要的農(nóng)業(yè)氣 候資源 1 2 中國(guó)農(nóng)業(yè)百科全書 農(nóng)業(yè)氣象卷 3 定 義為 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可利用的熱量 提出 熱量是農(nóng)業(yè) 生物生存 生長(zhǎng)發(fā)育必須的外界環(huán)境因子和能量來 源 并定義積溫為 某一時(shí)段內(nèi)逐日平均氣溫累積 之和 它是研究作物生長(zhǎng) 發(fā)育對(duì)熱量的要求和評(píng) 價(jià)熱量資源的一種指標(biāo) 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣候?qū)W 4 中解 釋道 各種農(nóng)作物的生育期都要求一定的適宜溫度 條件 只有生長(zhǎng)期間溫度積累到一定數(shù)量 即有足 夠的熱量資源后才能完成作物的生育過程 形成作 物產(chǎn)量 熱量資源主要來源于太陽(yáng)輻射的增溫效 應(yīng) 大氣科學(xué)詞典 5 也定義 積溫 又稱度 日 某一時(shí)期內(nèi)大于或小于某一界限溫度的日平均溫度 的總和 傳統(tǒng)的熱量資源通常用穩(wěn)定通過某個(gè)界限溫度 的持續(xù)時(shí)間 積溫多少和無霜凍期長(zhǎng)短等作為指標(biāo) 來衡量 如 在日平均氣溫上升到 0 以上時(shí) 越冬 作物返青生長(zhǎng) 農(nóng)事活動(dòng)開始 氣溫下降到 0 以下 時(shí) 越冬作物停止生長(zhǎng) 因此可用一年中 0 持續(xù) 日數(shù)來衡量生長(zhǎng)期和農(nóng)時(shí)季節(jié)的長(zhǎng)短 用 0 積溫 多少反映該地區(qū)熱量資源的多少 用 10 持續(xù)日 數(shù)和積溫的多少來衡量喜溫作物生長(zhǎng)季節(jié)的長(zhǎng)短和 熱量資源的多少 4 以上表述都是把熱量資源看作適宜溫度隨時(shí)間 延續(xù)的積累量 其實(shí)是違背物理學(xué)原理的 多年來 很多學(xué)者試圖研究各種動(dòng)植物生理反 應(yīng)中的溫度對(duì)光合作用 呼吸作用或發(fā)育速率的影 響機(jī)制 6 9 溫度是影響動(dòng)植物生理過程的一個(gè)基本 要素 各類物種都只能適應(yīng)特定的溫度范圍 溫度 是影響其分布的主要影響因子之一 但是 生長(zhǎng)與 發(fā)育密切相關(guān) 本質(zhì)卻有所不同 發(fā)育體現(xiàn)質(zhì)的變 化 是時(shí)間進(jìn)程 需要環(huán)境信息來啟動(dòng)和調(diào)控 尤 其是適宜溫度與光信號(hào)及低溫刺激 恒溫動(dòng)物由于 體溫恒定 發(fā)育進(jìn)程與環(huán)境溫度無直接關(guān)系 生長(zhǎng) 則表現(xiàn)為有機(jī)體量的增長(zhǎng) 需要物質(zhì)和能量的投入 與轉(zhuǎn)化 植物完成生長(zhǎng)發(fā)育過程需要一定熱量積累 的 說法似是而非 因?yàn)橹参锷L(zhǎng)發(fā)育唯一的能量來源 是光合有效輻射 動(dòng)物則以其它生物體的化學(xué)能為 能量來源 植物和變溫動(dòng)物的發(fā)育過程并非需要熱 量供給 有時(shí)供熱只是為了保持適宜的環(huán)境溫度 過多熱量反而抑制生長(zhǎng)發(fā)育甚至成為一種脅迫 熱 能并不可能直接轉(zhuǎn)化為有機(jī)體的生物能 因熱能是 一種低端能態(tài) 其它能態(tài)最終都以熱能耗散 溫度與熱量是密切相關(guān)但并不相同的兩個(gè)物理 量 溫度是表示物體冷熱程度的物理量 其實(shí)質(zhì)是 反映物質(zhì)分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度 熱量則指 不需 借助于機(jī)械的方式 也不顯示任何宏觀運(yùn)動(dòng)的跡象 直接在兩者的分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)之間進(jìn)行著能量的交 換 10 其單位是焦耳 根據(jù)熱力學(xué)第二定律 在一 個(gè)封閉系統(tǒng)中 熱量只能從高溫物體向低溫物體傳 遞 溫度高低不等于熱量的多寡 在發(fā)生熱傳遞時(shí) 溫度稍低但質(zhì)量較大的物體所傳輸?shù)臒崃客?中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 42 卷 688 溫度稍高但質(zhì)量小的物體更多 至于溫度的累加 在物理學(xué)上更是毫無意義和荒謬的 溫度對(duì)植物與變溫動(dòng)物生理和生長(zhǎng)發(fā)育的影響 主要在于酶的活性 生長(zhǎng)發(fā)育現(xiàn)象無非是酶促生物 化學(xué)反應(yīng)的外在表象 酶促生物化學(xué)反應(yīng)的速度主 要取決于溫度 在一定溫度范圍內(nèi) 反應(yīng)速度隨溫 度升高而加快并基本服從 Van t Hoff 定律 但溫度 過高有可能破壞酶蛋白 溫度過低則酶蛋白的活性 較低 所以作物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)溫度的響應(yīng)曲線一般分 為兩段 在上升段中 隨著溫度的升高 酶的活性 提高 反應(yīng)速度加快 達(dá)到最適溫度后繼續(xù)升高溫 度 反應(yīng)開始進(jìn)入快速下降階段 不再服從 Van t Hoff 定律 11 12 超過作物能夠適應(yīng)的溫度后 酶逐 漸失活 直至反應(yīng)停止 如圖 1 所示 可見 超過 酶的最佳活性溫度 從外界傳遞熱量以提高反應(yīng)溫 度 反而會(huì)降低反應(yīng)速度 延緩甚至阻礙生長(zhǎng)發(fā)育 的進(jìn)程 圖 1 生物化學(xué)反應(yīng)中酶活性與溫度理論關(guān)系 Fig 1 Theoretical relationship between enzyme activity and temperature in biochemical reactions 2 積溫 概念的發(fā)展及應(yīng)用 2 1 積溫 概念的發(fā)展 WMO 于 1966 年曾給出積溫的定義 即 在一 既定時(shí)期內(nèi) 日平均溫度 或者另定其它溫度 對(duì) 參考溫度偏差的總和 13 積溫在此處是一個(gè)描述 氣候的參數(shù) 通常作為表征熱量資源最常用的指標(biāo) 而熱量資源又被大致定義為 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可利用的熱 量 3 這些傳統(tǒng)概念顯然違背了物理學(xué)原理 在農(nóng) 業(yè)氣象研究中用積溫來反映作物的某種環(huán)境氣象條 件 還需要進(jìn)一步考慮其真實(shí)的物理意義和生物學(xué) 意義 積溫概念最早由法國(guó)學(xué)者 R aumur 提出 是把 植物從種植到成熟的日平均氣溫進(jìn)行累加 只是一 個(gè)比較粗糙的氣候參數(shù) 其后 積溫學(xué)說根據(jù)生物 的三基點(diǎn)溫度和化學(xué)反應(yīng)中的 Van t Hoff 方程 提 出植物發(fā)育速率在最適溫度與植物生命活動(dòng)最低溫 度之間呈線性關(guān)系 但直至今日 也沒有關(guān)于為何 植物發(fā)育速率與溫度呈線性關(guān)系的解釋 因?yàn)樵?Van t Hoff 方程中 反應(yīng)溫度每升高 10 發(fā)育速率增 加一倍 這個(gè)關(guān)系顯然不是線性 而是按照指數(shù)曲 線增長(zhǎng) 從 19 世紀(jì)到 20 世紀(jì)上半葉 國(guó)外農(nóng)業(yè)氣象學(xué) 家對(duì)積溫的計(jì)算和訂正陸續(xù)進(jìn)行了改進(jìn) 1837 年 Boussingault 用基本相同的方法計(jì)算谷物播種所需 熱量 總值 稱此期間天數(shù)與日平均氣溫乘積為 度 日 degree day d 1923 年 Houghton 等提 出了有效溫度的概念 開始進(jìn)行作物有效溫度 生 物學(xué)零度和有效積溫的研究 14 其后 最值得注意 的是英國(guó)著名農(nóng)業(yè)氣象學(xué)家 微氣象學(xué)和生理生態(tài) 學(xué)家 Monteith 通過梯度溫床進(jìn)行控制溫度下的種子 發(fā)芽實(shí)驗(yàn) 論證了所謂積溫不過是經(jīng)過溫度有效性 訂正的生物發(fā)育時(shí)間進(jìn)程的一種度量 并提出以 Thermal time 熱時(shí) 代替 Accumulated temperature 積溫 一詞 Monteith 給出的計(jì)算發(fā) 芽速率公式為 15 b 1 TT1 t 1 由此推算熱時(shí)即積溫 1 d 的計(jì)算式為 1b T T t 2 式中 t 是種子達(dá)到發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度所需天數(shù) d 1 t 即為發(fā)育速率 T b 為作物的生物學(xué)零度即生長(zhǎng)發(fā) 育的起始溫度 T 為該階段的日平均氣溫 Monteith 還把熱時(shí)概念推廣到最適溫度與上限溫度 之間的范圍 給出最適溫度與最高溫度之間完成發(fā) 芽所需熱時(shí)即積溫 2 d 的計(jì)算式為 2m T T t 3 發(fā)芽速率公式為 m 2 T T1 t 4 式中 T m 為發(fā)芽的上限溫度 T m T 為 發(fā)芽適宜溫度與上限溫度之間的有效溫度 以 上過程都是按照發(fā)育速率與溫度呈線性相關(guān)的方式 來計(jì)算積溫的 但是 Van t Hoff equation 假定酶促 反應(yīng)速率與溫度存在指數(shù)關(guān)系 當(dāng)溫度升高 10 反應(yīng)速率增加一倍 基于這個(gè)理論基礎(chǔ) 許多學(xué)者 第 8 期 張子源等 積溫及熱量資源概念的科學(xué)性問題與改進(jìn) 689 研究成果更傾向于非線性相關(guān)關(guān)系 16 如 Tollenaar et al 曾得到玉米生長(zhǎng)發(fā)育所需熱時(shí)符合三次曲線關(guān) 系 17 即 23 DD 0 0997 0 0360T 0 00362T 0 0000639T 5 其中 DD 為熱時(shí) degree day T 為日平均 溫度 除此以外 國(guó)外學(xué)者曾用 chill day 日平均 氣溫低于 5 天數(shù)來估算日平均氣溫大于 5 積溫 thermal time 并推測(cè)英國(guó)北美云杉發(fā)芽時(shí)間 18 DD 67 4 4401 8EXP 0 042 chill day 6 另外 關(guān)于積溫學(xué)說內(nèi)容的發(fā)展擴(kuò)充 中國(guó)農(nóng) 業(yè)氣象學(xué)家從 20 世紀(jì)下半葉先后提出負(fù)積溫 有效 積溫 當(dāng)量積溫 有害積溫 地積溫等概念 還在 溫室小氣候研究中提出了 h 的概念 豐富了積 溫學(xué)說的內(nèi)容 14 2 2 積溫 在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 積溫在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用十分廣泛 大致上可分為 以下方面 1 反映生物體完成某個(gè)發(fā)育階段對(duì) 熱 量 的要求 為地區(qū)間作物引種和新品種推廣提供 依據(jù) 2 在農(nóng)業(yè)氣候研究中作為分析地區(qū)熱量資 源和編制農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃的指標(biāo) 3 在農(nóng)業(yè)氣象預(yù) 報(bào) 情報(bào)服務(wù)中根據(jù)作物各發(fā)育時(shí)期的積溫指標(biāo) 預(yù)報(bào)作物的物候期 4 預(yù)測(cè)昆蟲的發(fā)育 以期更 好地進(jìn)行植物檢疫控制 19 5 評(píng)估作物真菌的產(chǎn) 孢強(qiáng)度 以防作物的真菌性病害 20 6 應(yīng)用負(fù)積 溫和有害積溫概念確定凍害與寒害等低溫災(zāi)害的指 標(biāo) 作為制定防災(zāi)措施的依據(jù) 3 用 積溫 表示 熱量資源 在科學(xué)性上 的一些缺點(diǎn) 熱量資源 一直被解釋為適宜溫度的積累量 即用積溫的多少評(píng)定一個(gè)地區(qū)的熱量資源是否豐 富 但是早在 1997 年的世界氣象組織農(nóng)業(yè)氣象委員 會(huì) WMO CAgM 的咨詢工作組會(huì)議上 便有人提 出 熱量資源 的提法不科學(xué) 在國(guó)際權(quán)威農(nóng)業(yè)氣 象著作 教材和論著中大多也找不到 熱量資源 一詞 首先 傳統(tǒng)的積溫計(jì)算方法有悖物理學(xué)原理 作為一種物理量 溫度并不等于熱量 溫度只是物 質(zhì)分子平均動(dòng)能的一種表征形式 屬狀態(tài)物理量 并非能量 在農(nóng)業(yè)氣象學(xué)中 溫度經(jīng)常以生態(tài)因子 和氣象要素的形式出現(xiàn) 更多反映農(nóng)作物周圍空氣 或土壤的一種物理狀態(tài) 因此 與其把積溫當(dāng)作一 種能量即 熱量資源 不如看作一種描述狀態(tài)的 信 息資源 其次 大多數(shù)積溫計(jì)算方法僅采取簡(jiǎn)單的日平 均氣溫求和來計(jì)算 計(jì)算之前大多未確定作物的溫 度閾值 比如在溫差較大的季節(jié)或地區(qū) 最低溫度 或最高溫度就有可能超過作物生長(zhǎng)的閾值范圍 此 時(shí)僅用日平均氣溫來表示 就忽略了最低溫度 或 最高溫度 對(duì)作物的不利影響 不同作物與品種體 內(nèi)酶的種類 含量均不同 這是對(duì)不同環(huán)境適應(yīng)的 結(jié)果 因此 不同種類 不同品種的作物在不同發(fā) 育階段會(huì)在不同溫度下產(chǎn)生不一樣的響應(yīng) 21 故不 同作物所適應(yīng)的溫度范圍或最適溫度千差萬別 不 確定所研究作物及其品種的溫度閾值 從而得出的 積溫是毫無意義的 第三 積溫本身是個(gè)很粗糙的量數(shù) 并不能準(zhǔn) 確反映作物的適宜生長(zhǎng)溫度 目前常用于積溫計(jì)算 的溫度數(shù)據(jù)大多數(shù)源于氣象站點(diǎn)觀測(cè)的 1 5m 或者 2m 高度處百葉箱內(nèi)空氣溫度 而作物生長(zhǎng)環(huán)境溫度 往往與氣象站點(diǎn)觀測(cè)溫度有明顯出入 大面積生長(zhǎng) 的作物還會(huì)形成局地的農(nóng)田小氣候 而且 1 5m 或 2m 高度的氣溫也不能準(zhǔn)確反映作物不同器官的體 溫 1 5m 或 2m 高度的氣溫也不能反映地面的溫度 比如晴朗夜晚的強(qiáng)烈輻射降溫會(huì)使地表及近地面溫 度明顯低于 1 5m 或 2m 高度的氣溫 此時(shí)盡管觀測(cè) 的氣溫不影響作物生長(zhǎng)發(fā)育 但是地表溫度有可能 已經(jīng)超出作物所能承受的溫度閾值 而冠層作用面 的葉面最低溫度通常還要略低于地面最低溫度 第四 以積溫度量發(fā)育進(jìn)程時(shí)沒有考慮影響作 物生長(zhǎng)發(fā)育的其它因素 作物生長(zhǎng)發(fā)育的各種環(huán)境 因素 如光 溫 水 風(fēng) 礦質(zhì)養(yǎng)分和其它生物等 是密切聯(lián)系的 絕不是孤立的 如光周期是許多植 物生殖生長(zhǎng)不可缺少的誘導(dǎo)因素 葉片生長(zhǎng)速率與 氮供應(yīng)也存在一定響應(yīng) 22 溫度在許多情況下的確 充當(dāng)主導(dǎo)因素 但在應(yīng)用積溫來度量發(fā)育進(jìn)程時(shí)卻 常常只是機(jī)械累加溫度 忽略了其它因素對(duì)作物生 長(zhǎng)的影響 23 第五 在嚴(yán)格的物理學(xué)意義上 積溫所反映的 所謂 熱量資源 也與物理學(xué)上以焦耳為單位的熱 能完全不同 如四川盆地氣溫較高 全年 0 以上積 溫可達(dá) 6000 d 以上 青藏高原氣溫相對(duì)較低 0 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 42 卷 690 以上積溫只有 1000 2000 d 但兩地地面接收到 能轉(zhuǎn)化為熱能的年太陽(yáng)總輻射量卻完全相反 青藏 高原大部為 7000 8000MJ m 2 四川盆地僅有前者 的一半 第六 積溫度量單位存在不統(tǒng)一和不規(guī)范 如 果積溫只是按照逐日累加 那么其度量單位應(yīng)該是 而如果按照 Monteith 的方法計(jì)算 式 1 及式 2 則得出的度量單位應(yīng)為 d 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣 象 在專家建議后一直明確規(guī)定統(tǒng)一使用 d 但目前許多期刊并未嚴(yán)格規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)用法 目前一 些科技期刊與文獻(xiàn)對(duì)積溫單位的使用仍十分混亂 4 國(guó)內(nèi)外對(duì)于積溫及類似概念的應(yīng)用趨勢(shì) 目前國(guó)際較為常用的積溫科學(xué)名詞除了 Accumulated temperature 和 Thermal time 外 還有 Degree day 和 Heat unit 2020 年 10 月 通過 Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù) 檢索了 1995 2019 年出版論文標(biāo)題 出現(xiàn)以上 4 個(gè)詞條的期刊和會(huì)議論文 統(tǒng)計(jì)世界范 圍積溫及其相關(guān)名詞的使用情況 一共找到 943 條 結(jié)果見表 1 Web of Science 是獲取全球?qū)W術(shù)信息的 重要數(shù)據(jù)庫(kù) 它收錄了 13000 多種權(quán)威和高影響力 的學(xué)術(shù)期刊 內(nèi)容涵蓋自然科學(xué) 工程技術(shù) 生物 醫(yī)學(xué) 社會(huì)科學(xué) 藝術(shù)與人文等領(lǐng)域 從表 1 及表 2 可以看出 Thermal time 主要在 英國(guó)和美國(guó)使用較多 該詞最能體現(xiàn)積溫的實(shí)質(zhì) 但這種最科學(xué)的表達(dá)方法中國(guó)學(xué)者文章僅占 6 3 隨著時(shí)間推移 用 Thermal time 替代 Accumulated 表 1 積溫及其同義詞在 1995 2019 年出版論文題目中出現(xiàn)的篇數(shù)及其分布 Table 1 The number and distribution of accumulated temperature and its synonyms in the titles of published papers from 1995 to 2019 論文用詞出現(xiàn)頻次 篇 前五位及作者所屬國(guó)家 The top five paper article number which the words was used in and the author s country 用詞及單位 Words and units 1 st 2 nd 3 rd 4 th 5 th 總計(jì) Total 占總數(shù)比 Percentage of total 中國(guó)占比 China s proportion of total Thermal time d 英國(guó) UK 33 美國(guó) USA 24 巴西 Brazil 16 印度 India 13 中國(guó) China 12 192 20 3 6 3 Accumulated temperature 中國(guó) China 255 澳大利亞 Australia 2 美國(guó) USA 2 英國(guó) UK 2 日本 Japan 1 278 29 5 91 7 Degree day d 美國(guó) USA 108 中國(guó) China 35 加拿大 Canada 29 英國(guó) UK 18 土耳其 Turkey 16 343 36 4 10 2 Heat unit d 印度 India 35 美國(guó) USA 17 埃及 Egypt 6 加拿大 Canada 5 澳大利亞 Australia 3 130 13 8 0 合計(jì) Total 431 78 53 38 29 943 100 注 表中為 2020 年 10 月 Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索結(jié)果 Note Search results were as of October 2020 Web of Science database search results 表 2 積溫及其同義詞在不同時(shí)期 1995 2019 年 發(fā)表論文題目中出現(xiàn)的篇數(shù) Table 2 The number of papers published in different periods which accumulated temperature and its synonyms were in the titles in 1995 2019 用詞及單位 Words and units 1996 2000 2001 2005 2006 2010 2011 2015 2015 2020 合計(jì) Total Thermal time d 21 27 39 44 61 192 Accumulated temperature 15 32 81 78 72 278 Degree day d 44 43 64 90 102 343 Heat unit d 28 25 29 26 22 130 合計(jì) Total 108 127 213 238 257 943 第 8 期 張子源等 積溫及熱量資源概念的科學(xué)性問題與改進(jìn) 691 temperature 用詞的文章正在逐漸增加 4 種用詞中 Accumulated temperature 最不具 備科學(xué)意義 以 Accumulated temperature 為英譯 用詞的文章絕大多數(shù)來自中國(guó)學(xué)者 很少有外國(guó)學(xué) 者使用 隨著中國(guó)學(xué)者向國(guó)際期刊投稿量的大幅增 加 使得以 Accumulated temperature 占比達(dá)近三 分之一 但 2008 年 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象 規(guī)定必須使用 d 后已開始下降 作物模式迅速推廣使 degree day 使用頻次持續(xù)增加 目前占比最大 達(dá) 到 36 4 但把單位與物理量的名稱混淆不妥 論文 標(biāo)題用詞 Heat unit 也不夠科學(xué) 主要來自印度 其占比最低 從整體看來 具有科學(xué)性表述的 Thermal time 及 Degree day 呈逐漸上升趨勢(shì) 表明越來越被國(guó) 際學(xué)術(shù)界主流所接受 Accumulated temperature 的 使用雖在近幾年有所下降 但數(shù)量依舊龐大 這是 由于中國(guó)作者在國(guó)際期刊上的投稿迅速增多 因此 在國(guó)內(nèi)統(tǒng)一積溫用詞及單位并使用科學(xué)表述方式亟 待大力推行 5 關(guān)于作物生長(zhǎng)發(fā)育所需環(huán)境溫度條件的 表征 由于積溫在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用已取得大量成果且積 溫一詞的使用在國(guó)內(nèi)已形成習(xí)慣 建議仍沿用該詞 來表示生物生長(zhǎng)發(fā)育所需環(huán)境溫度條件 但其科學(xué) 性的問題及積溫單位的統(tǒng)一亟待解決 關(guān)于中國(guó)大百科全書第一 二版的 熱量資源 條目 本文提出將其改為 溫度資源 并已為大百 科全書第三版相關(guān)條目的撰稿所采納 目前中國(guó)大 百科全書第三版積溫條目的初稿已做出修訂 積溫 又稱熱時(shí) 指某一時(shí)段內(nèi)日平均氣溫對(duì)時(shí)間的積分 單位 d 或 h 在第三版初稿中還將 熱量資源 改稱 溫度資源 以便與 光照資源 水分資 源 等并列 指對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生物生命活動(dòng)有 利的溫度條件 其內(nèi)涵比傳統(tǒng)的 熱量資源 農(nóng) 業(yè)生物生長(zhǎng)發(fā)育所需溫度條件與持續(xù)時(shí)間的綜合 明顯擴(kuò)展 還包括通過春化或打破休眠所需溫度 抗寒或耐熱鍛煉的適宜溫度 農(nóng)事活動(dòng)和農(nóng)產(chǎn)品貯 藏加工所需溫度和對(duì)自然熱源與熱匯的利用等 其 中也包括對(duì)農(nóng)業(yè)生物或農(nóng)事活動(dòng)有利的相對(duì)較低 環(huán)境溫度 鄭大瑋等 14 首次提出將積溫的英譯改為 Integrated temperature 或 Thermal time 其意義 為 某一時(shí)段內(nèi)有生物學(xué)意義的平均溫度對(duì)時(shí)間的 積分 單位為 d 對(duì)于多年平均積溫的計(jì)算 可將逐月平均氣溫?cái)M合為曲線方程 以界限溫度的 起止日期或播種期 成熟期為上下限 對(duì)時(shí)間積分 求得 這樣既能體現(xiàn) Monteith 關(guān)于積溫有效性訂正 的時(shí)間進(jìn)程度量的思想 又可以使積溫一詞在科學(xué) 性上得以延用 由于逐日平均氣溫并非連續(xù)函數(shù) 在實(shí)際計(jì)算當(dāng)年或某發(fā)育階段的積溫時(shí) 仍需通過 逐日累加進(jìn)行 但所得出結(jié)果必須使用復(fù)合單位 d 熱量資源與積溫概念及其單位使用的混亂 反 映出中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象學(xué)科基礎(chǔ)理論的不夠成熟 通過 本文整理分析闡述積溫應(yīng)用過程中的不足并提出改 進(jìn)方案 目的是使其定義更加嚴(yán)謹(jǐn) 物理意義更加 明確 計(jì)算結(jié)果更加接近實(shí)際 有利于中國(guó)農(nóng)業(yè)氣 象研究結(jié)果得到國(guó)際科學(xué)界的認(rèn)可 也有利于促進(jìn) 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象學(xué)及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展 參考文獻(xiàn) References 1 馬雪晴 胡琦 潘學(xué)標(biāo) 等 1961 2015 年華北平原夏玉米生 長(zhǎng)季氣候年型及其影響分析 J 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象 2019 40 2 65 75 Ma X Q Hu Q Pan X B et al Analysis of annual climate types and its impact on summer maize in the North China Plain over the period 1961 2015 J Chinese Journal of Agrometeorology 2019 40 2 65 75 in Chinese 2 王珂依 劉布春 劉園 等 四川西昌釀酒葡萄延遲萌芽的 氣候可行性分析 J 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象 2020 41 11 679 694 Wang K Y Liu B C Liu Y et al Feasibility analysis on delayed germination of wine grape based on climate risk assessment at Xichang Sichuan Province J Chinese Journal of Agrometeorology 2020 41 11 679 694 in Chinese 3 中國(guó)農(nóng)業(yè)百科全書 水利卷 委員會(huì) 中國(guó)農(nóng)業(yè)百科全 書 農(nóng)業(yè)氣象卷 M 北京 農(nóng)業(yè)出版社 1986 237 Department of Agricultural Encyclopedia of China Encyclopedia of China agriculture volume of agricultural meteorology M Beijing China Agricultural Press 1986 237 in Chinese 4 崔讀昌 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣候?qū)W M 杭州 浙江科學(xué)技術(shù)出版 社 1999 Cui D C Chinese agricultural climatology M Hangzhou 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 42 卷 692 Zhejiang Science and Technology Press 1999 in Chinese 5 顧鈞禧 大氣科學(xué)辭典 M 氣象出版社 1994 Gu J X Dictionary of atmospheric sciences M Beijing China Meteorological Press 1994 in Chinese 6 Johnson I R Thornley J H M Temperature dependence of plant and crop processes J Ann Bot 1985 55 1 24 7 鄔定榮 霍治國(guó) 王培娟 等 陜西蘋果花期機(jī)理性預(yù)報(bào)模 型的適用性評(píng)價(jià) J 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào) 2019 5 555 564 Wu D R Huo Z G Wang P J et al The applicability of mechanism phenology modes to simulating apple flowering date in Shaanxi Province J Journal of Applied Meteorological Science 2019 5 555 564 in Chinese 8 Alejandro P rez de Luque Fernando et al Differences in crenate broomrape parasitism dynamics on three legume crops using a 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