立春之后,为何“蛰虫始振”?
今天(2月4日)4时02分,我们迎来二十四节气中的第一个节气——立春。立春三候中有一候是“蛰虫始振”,谚语也说“立春一日,水暖三分;蛰虫始振,鱼陟负冰”,蛰虫为何会在立春之后“始振”?是什么因素影响了蛰虫?
什么是“蛰虫始振”?
“蛰虫始振”一词源于《礼记·月令》,是对立春第二候的描述。古人称冬季藏于土中、洞穴中不食不动的昆虫或小动物为“蛰虫”。
“蛰”指冬眠、藏伏,揭示了昆虫的越冬生理机制,它们通过降低代谢以抵御严寒;“始”则划定了苏醒的时间阈值,现代物候学证明其触发点是5厘米地温稳定通过3℃;“振”指昆虫生理活动恢复的初期阶段,包括体液循环启动、肌肉微颤等过程,可通过声学传感器检测到特定频率的振动信号。
“蛰虫始振”将不可见的土壤生态转化为可感知的季节信号,成为指导农耕的时间坐标。
古人如何观测“蛰虫始振”?
蛰虫是在地下的,如何能够知道“蛰虫始振”呢?古人了解蛰虫主要依靠系统性的自然观察和经验传承。
蛰虫苏醒活动时越冬洞穴的封土会松动、出现小孔洞,土壤孔隙也随之发生变化,这些肉眼可察的迹象,成为判断的重要依据。现代土壤学也证实了这一点,昆虫苏醒需土壤温度、孔隙度达到一定的条件,此时,啄木鸟等鸟类的捕食行为也会增加。
古人还用埋设空心竹管听虫声的方法来判断昆虫“始振”,用染色丝绸纤维来观测土壤孔隙的气流,竖立标杆观测地表霜消速度判断地温……这些方法现在看来有些“粗糙”,但通过多指标交叉验证,能够控制观测误差,其观测精度在农业应用中基本可靠。
影响“蛰虫始振”的因素有哪些?
影响“蛰虫始振”的因素很多,这些因素中,土壤温度与积温是决定性因素,其他因素也发挥了一定的作用。
1、土壤温度:中国科学院地理科学与资源研究所研究表明,5厘米深处的地温持续3-5天稳定通过3℃±0.5℃,是多数越冬昆虫生理启动的阈值。
2、积温:需满足有效积温(≥0℃)累计达标昆虫才能复苏,具体数值因物种而异。
3、倒春寒:如果春季气温回升后骤降超过5℃,会导致已苏醒的昆虫重新滞育。
4、土壤含水量:土壤相对湿度60%-70%最适宜昆虫苏醒,低于50%会延迟,高于80%可能导致昆虫窒息死亡。
5、降水形式:立春后降雨比降雪更有利于提高土壤热容量,促进虫体解冻。
6、土壤质地:砂土升温快,昆虫苏醒早,粘土保温性好但升温慢。
7、积雪覆盖:东北地区观测显示,≥10厘米积雪可使土壤温度提升2-4℃,但融雪期会短暂降低地温。
8、pH值:pH6.5-7.5时昆虫代谢恢复最快,强酸(pH<5.5)或强碱(pH>8.5)土壤会抑制苏醒。
9、盐分浓度:盐渍化土壤会导致昆虫脱水死亡。
10、物种差异:蚜虫在5℃即可活动,而金龟子幼虫需要8℃以上。
11、虫龄与营养储备:脂肪体含量高的个体耐受性更强。
12、海拔:海拔升高,则昆虫苏醒延迟。
13、坡向:阳坡比阴坡昆虫苏醒要早。
14、城市化:城市热岛效应使城区比郊区昆虫更早苏醒。
15、农业管理:地膜覆盖可使土壤积温增加,导致昆虫苏醒提前。
16、光周期:部分昆虫需要满足特定日照时长才能完全解除滞育。
17、土壤振动:地震或机械耕作产生的振动可能误触发昆虫苏醒。
现代气象部门如何观测影响“蛰虫始振”的地温?
地温数据直接服务于农业春耕,随着科技发展,现代气象部门已建立标准化地温观测网络,遵循中国气象局《地面气象观测规范》,采用标准化的仪器与流程,采集更加丰富且精确的数据。
除了地表温度表,气象部门还会将玻璃棒状温度表身插入土壤5、10、15、20厘米的深度,获取浅层地温。通过弯曲管道在观测坑中水平放置感应部的曲管地温表,则可以测量40、80、160、320厘米的深层地温。
以上观测对于观测场地有严格的要求:浅层观测场地需保持自然覆盖(浅草或裸土),避免水泥、树荫等干扰。深层观测需建专用观测坑,防止雨水渗入影响传感器。
“蛰虫始振”虽是常见自然现象,却蕴含深厚复杂的科学内涵,与气候、土壤、地貌、物种等诸多因素密切相关。依据“蛰虫始振”来判断气候变化、合理安排农业生产,是古人智慧的结晶。而当前气候变化导致“蛰虫始振”日期每十年平均提前1.2天(国家气候中心数据),这种物候偏移可能影响生态链时序,凸显持续监测的重要性。
作者:王元红 天气气候高级工程师、中国气象学会会员
审核:
陈云峰 中国气象学会科普工作委员会副主任委员、正研级高工
吴宇 中国气象学会科普部 项目主管
策划:阎冬 史文慧
(责编:邢郑、吴昊)本文分享自人民网科普频道,更多精彩内容,请下载科普中国客户端。
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