萧凌波¹, 闫军辉^2,3 1. 中国人民大学清史研究所,北京 100872
2. 信阳师范学院地理科学学院,信阳 464000
3. 信阳师范学院气候与环境演变重点实验室,信阳 464000

Reconstruction of poor/bumper autumn harvest index series based on historical chorography and its relationship with climate change in North China from 1736 to 1911

XIAO Lingbo¹, YAN Junhui^2,3 1. Institute of Qing History, Renmin University of China, Beijing 100872, China
2. College of Geographic Sciences, Xinyang Normal University, Xinyang 464000, Henan, China
3. Key Laboratory of Climate Change & Environmental Evolution, Xinyang Normal University, Xinyang 464000, Henan, China;

收稿日期:2018-08-27修回日期:2019-07-17网络出版日期:2019-09-25

基金资助:

国家自然科学基金项目.41501207 国家自然科学基金项目.41501051 国家社会科学基金重大项目.13&ZD092 信阳师范学院南湖****奖励计划青年项目

Received:2018-08-27Revised:2019-07-17Online:2019-09-25

Fund supported:

National Natural Science Foundation of China.41501207 National Natural Science Foundation of China.41501051 Major Project of National Social Science Foundation of China.13&ZD092 Nanhu Scholars Program for Young Scholars of XYNU

作者简介 About authors
萧凌波(1982-),男,湖北天门人,讲师,研究方向为历史时期气候变化及其影响E-mail:xlingbo1@163.com。




摘要
粮食作物的收成丰歉与气候要素的关联是研究历史时期气候变化社会影响的重要切入点。利用清代地方志中的收成丰歉记录,以语义差异法对收成等级进行区分,重建了1736-1911年华北地区秋粮丰收和歉收指数序列,定量分析收成变化特征及其与同期温度和降水变化的关系,并对比以往常用的官方收成分数奏报记录,探讨地方志资料在重建历史粮食收成变化中的优势和不足。结果表明：① 地方志中的歉收记录相比丰收记录更为可靠,重建的歉收指数序列可在相当程度上描述总体收成的变化,就宏观趋势而言,19世纪歉收风险相比18世纪显著增加。② 歉收指数序列与10年、5年尺度的温度变化均呈显著负相关关系,反映气候转冷可显著提升歉收风险;在年际尺度上,歉收指数序列与降水呈显著负相关,与旱灾指数序列的相关系数则达到0.71（p < 0.001）,体现出极端旱灾对于华北粮食收成的严重威胁。③ 地方志中的收成记录虽在量化精度上不如奏报,但其歉收记录对于极端减产年份的反映更为准确,两者在实际应用中存在一定的互补性。以上结论有助于改进利用历史文献资料研究过去气候变化影响的技术手段,并深化气候变化对过去农业生产系统影响规律的科学认识。
关键词： 气候变化;社会影响;粮食收成;历史地方志;华北

Abstract
The relationship between grain crop harvest and climate change (temperature and precipitation) has been a major topic in the research on social impact of climate change in the past. With 5099 records on poor and bumper autumn harvests kept in historical chorography, annual harvest grade at county scale is quantified using semantic differential method, and the poor/bumper autumn harvest index series in North China from 1739 to 1911 is reconstructed. The variable characteristics of autumn harvest and its relationship with climate change are analyzed, and the reliability and applicability of historical harvest records from chorography are discussed by comparing them with those of the records from official documents in the Qing Dynasty. Results show that, first, the poor harvest records from chorography are more reliable than the bumper ones, and the poor harvest index series can reflect the fluctuation of overall autumn harvest to some extent. At the centennial scale, the autumn harvest markedly turned worse in the 19th century than in the 18th century. Second, the poor harvest index series are significantly and negatively correlated with temperature change at 10- and 5-year scales. Therefore, the poor harvest is sensitive to temperature decline. At an annual scale, the poor harvest is also significantly and negatively correlated with precipitation change, and the correlation coefficient between the poor harvest and drought index is up to 0.71 (p < 0.001). That is, drought is a larger threat to crop production than flood in North China. Third, compared with the harvest records kept in official documents that are reported to the government by local officials, the records from chorography have some advantages in the reconstruction of historical harvest. The records on poor harvest from chorography are more reliable than those from official documents, thereby allowing the index series to describe extreme events of crop production drop exactly. The two historical data sources can be complementary to each other; however, direct interpolation without data rectification may increase the system errors. This study is expected to contribute to the method improvement in the usage of historical documents in reconstructing the social impacts of climate change and the deepening in scientific knowledge on the impact rules of climate change on the agricultural production in the past.
Keywords：climate change;social impact;crop harvest;historical chorography;North China


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本文引用格式
萧凌波, 闫军辉. 基于地方志的1736-1911年华北秋粮丰歉指数序列重建及其与气候变化的关系. 地理学报[J], 2019, 74(9): 1777-1788 doi:10.11821/dlxb201909006
XIAO Lingbo. Reconstruction of poor/bumper autumn harvest index series based on historical chorography and its relationship with climate change in North China from 1736 to 1911. Acta Geographica Sinice[J], 2019, 74(9): 1777-1788 doi:10.11821/dlxb201909006

1 引言

气候变化（包含温度、降水等要素的极值和均值变化）的社会影响与人类适应是当前全球变化研究领域中的重要方向^[1]。过去的人类社会发展曾受到气候变化及其引发的极端灾害事件的广泛而深刻的影响,探索两者之间的相互作用机制,对于当前及未来人类应对气候变化具有重要参考价值^[2]。利用丰富的传世文献资料,中国****在这一领域开展了卓有成效的研究工作^[3],并已经建立起了一套比较成熟的理论和方法框架^[4,5]。关于气候变化在社会系统中的传递路径,研究者发现,气候变化对于粮食生产水平的直接影响,是后续一系列影响（经济、财政、人口等方面,直至社会稳定性）的起点^[4];方修琦等总结了中国过去2000年中从气候冷暖波动到农民起义的多条有代表性的影响传递路径,发现粮食作物收成的丰歉水平在其中是一个承上（接受气候影响）启下（引发饥荒、农民起义）的关键环节^[6]。其原因在于,历史时期的中国既是一个农业大国,也是一个人口大国,尖锐的人地矛盾使得社会系统对于粮食减产的敏感度极高,为此历代政府无不奉行以农为本的国策;但集中了绝大部分人口与耕地的中国东部地区又受到东亚季风系统的深刻影响,周期性和阶段性的冷暖和干湿波动及突发的气候灾害（水、旱、冻害等）往往会给农业生产带来严重打击^[7],如果社会系统响应不力,大面积的歉收便可能成为社会动荡的先声。

作为历史时期气候变化社会影响问题的重要切入点,粮食作物的收成丰歉与温度、降水等气候要素变化的关联很早就引起了研究者的关注。这其中一个重要的技术问题就是如何对历史文献中保存的各类收成记录进行整理,并将其中的定性文字描述（“丰”、“歉”）转化为定量指标,从而可与气候变化重建结果进行比对。当前针对历史收成丰歉的定量重建研究主要集中在两个时间尺度上：一是过去2000年时段,二是断代研究（主要是清代）,两者采用的史料和方法也各有侧重。

长时间尺度的研究以苏筠、尹君等重建的过去2000年（西汉至清代）中国粮食丰歉等级序列为代表,以二十四史（帝王本纪、五行志和食货志部分）为主要信息源,提取其中涉及粮食丰歉的直接和间接记录,根据语义差异法分为6个收成等级,据此重建分辨率为10年的丰歉等级序列^[8,9,10]。断代研究集中在清代,以对收成分数奏报的研究为代表。清代建立了一套完善的收成奏报制度,地方官上报的收成统计分省、府、县三级,按10分制对收成进行评定汇总,10分最高（大丰收）、1分最低（基本绝收）,这套资料在定量研究方面具有无可替代的优势。20世纪70-80年代,中国科学院地理研究所对第一历史档案馆藏收成奏报进行了整理,此后陆续产出了不少有代表性的成果,如北京地区冬小麦收成序列（1736-1910年）^[11]、中国87站点夏秋两季平均收成序列（1730-1915年）^[12]、西安夏秋两季收成序列（1736-1910年）^[13]、光绪大旱（1876-1978年）期间华北14站点逐季粮食收成空间分布^[14]等。此外,一些历史****也使用奏报资料对气候、灾害与粮食收成的关系进行了研究,并在讨论中涉及了奏报资料的可靠性问题^[15,16]。

在正史和档案之外,清代丰富的地方志文献中保存的粮食收成丰歉记录（主要集中在灾异志、五行志等部分）尚未得到充分应用,只有20世纪80年代郑斯中在研究广东历史气候与粮食丰歉的关系时系统使用了地方志^[17]。此外,由于地方志具有空间覆盖面广（遍及全国）、分辨率高（精确到县级政区）等优点,在利用奏报资料重建历史收成序列时,地方志中的收成记录也常被用来对奏报缺失的站点进行插补^[11,12]。不过,这两套资料在数据采集方式、记录的可靠性和适用性等方面存在一定差异,直接插补的做法可能带来一定风险。

本文以清代中后期（1736-1911年）华北地方志中的收成记录为基础,采用语义差异法区分收成丰歉等级并重建秋粮丰收、歉收指数序列,分析收成变化特征及其与同期气候变化（温度、降水）的关系;基于重建结果,并结合与奏报资料的对比,对地方志用于历史收成重建时的优势和不足进行讨论;期望本文研究能有助于历史文献代用资料利用方法的改进和有关气候影响规律科学认识的深化。

2 数据与方法

2.1 研究区

研究对象为清代的华北地区,文中将其地域范围界定为现代河北、山西、山东、河南4省及北京、天津2市政区,在清代大致相当于直隶、山西、山东、河南4省;具体行政区划及地名虽与现代存在一定差异,但大部分县级政区的治所、辖境的变幅不大。

研究区覆盖了海河流域和黄河中下游地区,境内有黄土高原、燕山及太行山脉、华北平原、山东丘陵等多个大地貌单元,气候上主要位于暖温带季风区。相对温暖的气候能够给旱作农业的主要粮食作物（以粟、麦为代表）生长提供足够的积温,东亚季风气候系统的“雨热同季”特性,也有利于作物在生长季获得充沛的水分,因此华北在过去数千年间一直是中国最重要的粮食产区之一;但另一方面,周期性的冷暖波动、季风降水在年际和年内分布的不均,以及频繁决溢的黄河下游干流,都构成对当地农业发展的严重威胁,与气候要素相关的自然灾害（水旱、低温、风雹等）十分频繁,往往造成大范围歉收、甚至绝收^[18,19]。

2.2 历史气候变化数据

本文用来描述1736-1911年间华北气候变化特征的高精度重建序列包括温度和降水两类。其中温度变化序列2条：① 葛全胜等重建的过去2000年中国温度变化序列^[20],系多源代用资料的集成重建结果,包括分区和全国共6条序列,本文选取其中与华北重合度相对较高的东中部温度变化序列,分辨率为10年。② 闫军辉等基于历史文献中的异常初、终霜记录重建的清代华北冬半年温度变化序列^[21],分辨率为5年。

降水序列2条：① 郑景云等基于历史文献记载和器测数据中的干湿比率重建的过去1500年中国东部干湿指数序列^[22],包括华北、江淮、江南3个子区域和全区集成序列,本文选取华北平原子区序列,分辨率为年。② 基于过去500年旱涝等级数据^[23]获得的华北旱涝指数序列,其思路是对某年某区域（本文中华北境内有站点21个）内不同旱涝等级的站点数分别赋予不同的权重,通过加权平均获得整个区域当年的旱灾、涝灾指数^[24]。计算公式如下：

（1）P=N1×W1+N2×W2
式中：P为某年华北境内涝灾（旱灾）指数;N₁为重灾站点数,即旱涝等级为1（大涝）或5（大旱）者,赋权重（W₁）0.8;N₂为轻灾站点数,即旱涝等级为2（偏涝）或4（偏旱）者,赋权重（W₂）0.2。

2.3 历史收成数据来源及整理

本文使用的历史农业收成记录主要来自张德二主编的《中国三千年气象记录总集》^[25]（简称《总集》）,该书收录了中国历史时期涉及天气、气候、大气物理现象及其相关事件的各类文字记述,最重要的文献来源是地方志（全书引用史籍7835种,其中地方志7713种）。该书问世以来,已被广泛应用于历史气候、灾害重建等研究^[26,27]。

首先对研究时段（1736-1911年）内涉及粮食作物收成丰歉的原始记录进行识别、提取和整理。本文将序列起始时间定为1736年（乾隆元年）主要是考虑到这一年清政府最终确立以“成灾五分”（即减产50%）作为报灾和蠲免赋税、赈济的起点,此前由于荒政草创,地方上报成灾和朝廷免除赋税的标准一直不尽统一^[28]。这一标准的确定势必会对后来一段时期内官方和民间对于“成灾、歉收”等概念的理解和操作产生影响,进而影响到地方志中对于灾歉的记录标准。《总集》中对原始文献的摘录以年为单位,每年内分省排列,省内最小空间单元为县级政区（县、市辖区、县级市等）,并将地方志中的历史地名改为现代对应地名,本文照此录入,建立包含时间（年）、地点（县）以及文本内容的原始记录信息库。

从《总集》中提取的粮食丰歉相关记录共计5620条。同时,以从中国国家图书馆开放检索的数字方志库^①(① http://mylib.nlc.cn/web/guest/shuzifangzhi)等途径收集的地方志文本信息与之进行比对,获得《总集》遗漏或简略处理的收成记录635条。将这些记录发生地点订正到现代政区名称,再与《总集》记录进行合并,获得有效记录5925条（每条对应一个县级政区）。

2.4 秋粮丰歉等级赋值

清代中后期的华北地区,两年三熟的农业种植制度已经普及^[29],粮食作物收获和赋税征收随之分为两季,即夏收和秋收。夏收粮食作物主要是小麦（因此夏收在地方志记载中基本等同于麦收）,秋收则包括小米、高粱、豆类及其他杂粮。从地方志中收集的收成丰歉记录包括以下4类：① 只有全年收成情况概述（如“岁歉”“大有年”）,共1862条;② 只有夏收情况描述（如“麦收歉薄”“夏大有麦”）,共826条;③ 只有秋收情况描述（如“秋无禾”“秋稔”）,共2566条;④ 夏收、秋收丰歉均有记载（如“夏无麦,秋薄收”,“二麦大有,秋较常岁收获三倍”）,共671条。

在二年三熟种植体系之下,华北各省的夏粮（小麦为主）在全年粮食产量中的贡献比例约为1/4~1/3^[30],大部分产出仍由秋粮贡献。从上述夏收和秋收丰歉记录的数量比（第3类约为第2类的3倍）也不难发现秋收丰歉受到更多的关注;据此推测,第1类记录更多也是基于秋粮收成做出的全年丰歉判断,甚至其中很大一部分本就是对秋粮收成的描述。基于此,本文以秋粮收成丰歉情况作为研究对象,将第1类记录近似作为秋粮丰歉处理,并将第2类记录和第4类记录中的夏收记录剔除,最终获得秋粮收成丰歉记录5099条。上述记录覆盖了整个研究时段（176年）,平均每年29条,记录最多的一年是1877年,共有109条;最少的一年为1783年,共7条。记录涉及县级政区405个,基本覆盖了研究区内的所有县级政区（清末华北四省县级政区总数约470个,位于现代四省二市境内的政区448个,根据牛平汉《清代政区沿革综表》统计^[31]）。

基于语义差异法^[5],对每条记录描述的某地某年秋粮收成进行丰歉等级赋值。类似的方法曾被苏筠等研究者用于对正史记录的丰歉等级赋值^[8],其收成记录包括了各类直接（作物收成、温饱状况）和间接（灾害、粮价、仓储、民生）证据,本文从地方志中提取的丰歉记录则只包括反映粮食作物收成的直接证据,丰歉等级赋值与之略有差异,具体分为5级（1级：严重歉收、无收;2级：偏歉、一般歉收;3级：平年;4级：偏丰、一般丰年;5级：大丰收）,赋值所参考的原始记录关键词及其他标准如表1所示。

Tab. 1
表1
表1秋粮丰歉等级赋值标准及代表性关键词
Tab. 1Quantification of autumn harvest grade and its referential key words

丰歉等级	1	2	3	4	5
一般描述	颗粒无收、赤地无禾、百谷无成、秋无禾/获、大歉/减	荒、歉、减/俭/薄收、禾半收/登、秋禾受伤/淹没/被食、仅杂粮有收	中稔、中丰、稍获、中平、不为灾	有年、有秋、有禾、丰/熟/登/稔	岁/秋大稔/有/收/熟、五谷丰登、禾稼倍登/收
对应收成分数/减产幅度	收成二分(减产80%)及以下	收成三至五分(减产50%及以上)	收成六、七分	收成八分左右	收成九分及以上
蠲免赋税	蠲免当年赋税40%及以上	蠲免当年赋税10%及以上,或缓征	无	无	无
记录条数	491	2979	33	658	938

注：按照雍正六年（1728年）制订的赋税蠲免标准,减产十分免七（即赋税免70%）,九分免六,八分免四,七分免二,六分免一;至乾隆元年（1736）确定减产五分亦视为成灾,亦免一分,此后成为定例^[28];2级记录中包含了一些局部成灾记录（如“沿河禾稼一空”）,尽管灾情比较严重但影响范围有限,按照1级减等录入;4级记录中包括了一些非主要粮食作物的大丰收记录（如“稻倍收”）,减等录入。

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根据表1中各级记录数量比例可以发现以下几个问题：① 3级（平年）记录极少,这与地方志“记异不记常”的原则相符。② 4级和5级的数量比例不正常,理应出现概率低的5级（大丰收）偏多,而4级（一般丰收）偏少,这可能与地方志原始记录的采集方式有关,对此问题将在下文结合序列特征详细加以分析。

2.5 秋粮丰歉指数序列重建

本文以1、2级（歉收）和4、5级（丰收）记录分别建立逐年歉收和丰收指数序列,分析研究时段内华北秋粮丰歉状况随时间的变化,并分别讨论丰、歉两套记录的可靠性。丰歉指数的量化是以当年华北范围内出现丰、歉记录的县级政区频次为基础,这是近年以《总集》为数据基础的历史灾害序列重建的常见思路,即以《总集》数据的时空覆盖度是均匀的为前提,以某一年份的受灾县级政区数来代表研究区内的受灾程度,并在不同年份之间实现对比^[32,33]。这一假设前提会带来一定的误差,但考虑到本文研究时段（清代中后期）为《总集》数据最为丰富的时段之一,样本量的丰富会在一定程度上弥补误差。同时,由于文中将丰、歉记录做了分级,因此参考前文重建旱涝指数序列的思路,采取加权平均法而不是直接用频次相加来计算丰歉指数,计算公式如下：

（2）H=C1×W1+C2×W2
式中：H为某年华北境内秋粮歉收（丰收）指数;C₁为当年严重歉收—1级（大丰收—5级）的县级政区数;C₂为偏歉—2级（偏丰—4级）的县级政区数;W₁和W₂为权重,分别赋值0.8和0.2。由此建立的歉收（丰收）指数兼顾了当年秋粮出现歉收（丰收）的范围和程度,能够比较完整地代表当年的总体丰歉状况及其随时间的变化。

3 结果与分析

3.1 丰歉指数序列特征

1736-1911年华北秋粮丰、歉指数序列如图1所示。歉收指数在世纪尺度上的差异十分明显,即19世纪的歉收情况较18世纪显著加重（图1d）。1736-1800年歉收指数平均值为4.1,而1801-1900年的均值达到6.8。整个研究时段中歉收最为严重的10个年份（依次为1877年、1813年、1857年、1856年、1900年、1876年、1743年、1847年、1785年、1835年）,有8个出现在19世纪,其中1875-1878年连续4年歉收指数超过10,至1877年达到顶点（60.8）,成为整个研究时段内收成最坏的一段时期,其气候背景就是研究者广泛关注的光绪初年大旱^{[14, 34]}。与利用正史记录重建的丰歉指数序列^[9]和利用奏报资料重建的秋收级别序列^[12]相比,歉收指数序列对于宏观趋势（世纪尺度上的收成变坏）的反映是一致的,同时具有更高的时间分辨率（相比于前者）和对极端歉收年份更好的区分度（相比于后者）。这说明本文使用的方志歉收记录及据此建立的歉收指数序列具有较高的可靠性,同时也能在一定程度上对总体秋粮收成情况进行描述。

图1

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图11736-1911年华北秋粮丰歉指数逐年变化及其与降水的关系

注：a. 华北逐年涝灾指数,基于文献[23]旱涝等级值计算;b. 华北逐年旱灾指数,基于文献[23]旱涝等级值计算;c. 华北平原逐年干湿指数^[22];d. 华北逐年秋粮歉收指数,虚线为5年滑动平均;e. 华北逐年秋粮丰收指数,虚线为5年滑动平均;①~⑧阴影部分指示严重歉收年份过后的反常丰收指数峰值。
Fig. 1Annual poor/bumper autumn harvest index and its relationship with precipitation in North China from 1736 to 1911



不过,歉收指数序列能够在多大程度上反映总体秋粮收成情况,取决于当地歉收与丰收指数的相关关系。一般而言,在华北这样尺度的区域范围之内,丰、歉指数应大致呈现负相关关系,即歉收严重的年份,相应丰收指数偏低;相关越显著,歉收指数对总体收成情况的描述越准确。但重建的丰收指数与歉收指数序列之间并不存在显著相关关系,同时也很难辨识显著的趋势性或周期性变化规律（图1e）。对比两条序列还可以发现一个反常现象,即严重歉收年份（或时段）过后往往很快（一般为次年）会出现一个丰收指数的峰值（图1中①~⑧阴影处）。例如18世纪歉收指数最高的1743年过后,1744年的秋收丰收指数达到整个序列的最高值（33.6）;更为反常的是研究时段内最为严重的一个歉收时段（1875-1878年）行将结束时,1878年的丰收指数达到了32.2,为序列次高值。丰收指数的上升意味着丰收、大丰收记录的增加,进一步对比原始记录可以发现,这些丰收记录地点与之前的歉收区域也高度重合。以1878年为例,这一年有56县秋粮收成为4或5级,其中有37县在此前的1876-1877年曾出现秋粮严重歉收记载,占到2/3;有24县的歉收甚至一直持续到1878年的夏收。

这种反常现象的大量出现,以及上文提到的4、5级记录比例失衡的问题,可能与地方志收成记录的采集方式（以民间访问“耆老”为主,辅以地方所存灾赈档案）有关。由于丰收与大丰收的区分度不高（八分与九分）,当年对于丰收程度的判断就可能受到外部因素的干扰,时隔多年之后人们的记忆也容易出现偏差。具体来说,在收成较好的时段出现的一般丰收年景,相对更易受到忽视或淡忘;反之,严重的歉收却会在相当程度上强化人们对于丰收的记忆。民众嗷嗷待哺、以至饿殍遍野之时出现的难得的丰收年景,在人的记忆中是很难被磨灭的,时隔多年之后还会被反复提及,甚至夸张为罕见的大丰收年。如果漏记和夸大问题普遍存在,便会在一定程度上影响丰收指数序列的准确性。

相比之下,对于歉收的记忆,由于有相对明确的判断依据（报灾、勘灾流程的是否执行,以及蠲免、赈济的不同标准）,不易出现偏差,再加上存档（方志中常有引用蠲免、赈济相关上谕的记录）的辅助,记录的可靠性和重建序列的准确率相对较高。因此以下对气候与秋粮收成之间的关系讨论,便以歉收指数序列为主。

3.2 温度与歉收的关系

华北秋粮歉收指数序列以每10年（起止年份1741-1910年）和5年（1736-1910年）为一个单位取均值,将获得的序列分别与同时段的华北温度变化进行对比分析（图2）。18-19世纪的华北地区经历了显著的由暖转冷的变化,从18世纪的相对温暖转向19世纪的寒冷（小冰期最后一个冷期）（图2a、2b）。关于这一气候转折事件对于18-19世纪之交的华北平原社会产生的连锁影响（人口迁徙与社会动乱）,前人已有研究,并指出社会应对机制的失效首先来自于气候转冷及灾害增多所导致的粮食减产,从而激化了本已尖锐的人地矛盾^[35]。对于整个华北地区而言,18世纪末-19世纪初的歉收指数显著上扬,直至19世纪10年代达到研究时段内第一个显著峰值,也很好地印证了这一点（图2c、2d）。

图2

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图21736-1911年华北秋粮歉收指数每10年/5年均值变化及其与温度变化的关系

注：a. 东中部年均温度距平^[20](折线图,分辨率10年,距平基准为1851-1950年均值);b. 华北冬半年温度距平^[21](柱状图,分辨率5年,距平基准为1951-1980年均值);c. 华北秋粮歉收指数每5年平均(柱状图);d. 华北秋粮歉收指数每10年平均(折线图)。
Fig. 2Average of each decade and 5 years of poor autumn harvest index and its relationship with temperature in North China from 1736 to 1911



在10年尺度上,华北秋粮歉收指数序列与东中部温度距平序列的波动体现出良好的一致性,两者相关系数为-0.58（样本量17,显著性水平0.015）,说明气候的冷暖阶段性波动对于秋粮收成具有显著影响,气候偏冷的时段,歉收风险会上升。进一步比较5年尺度上的关系,华北冬半年温度距平序列与秋粮歉收指数的相关系数为-0.45（样本量35,显著性水平0.006）,影响仍然十分显著。华北地区的粮食生产对于气候的冷暖波动总体比较敏感,气候转冷导致的积温降低和冷害增多都会导致收成变坏,但这种影响在短时间尺度（10年以内）上可能不够显著。前人对于西安粮食收成与温度变化的研究结果显示,温度变化对收成的影响需要在年代际尺度上才能体现^[13]。不过当气候处在剧烈的冷暖波动阶段,人类应对不及时导致的歉收增多（体现为冷害增加）时,温度的影响便可能在更短的尺度上被辨识出来,如本文中的5年尺度上,温度与歉收指数仍呈显著负相关。

3.3 降水与歉收的关系

在较短的时间尺度（如年际）上,降水波动对粮食收成的影响相比于温度更容易辨识,这种相关关系甚至能够从年际延伸到年内。例如在西安地区,夏季降水对于秋收的影响,冬半年降水对于夏收的影响均十分显著^[13]。本文探讨的地域覆盖华北四省二市,降水空间分布的不均会对相关关系产生一定影响,不过年际尺度上的降水波动对于收成的影响仍然能够识别出来。华北平原干湿指数序列（图1c）与华北秋粮歉收指数序列（图1d）相关系数为-0.187（显著性水平0.013）,这说明干湿指数的降低（干旱化）更容易引发歉收。但两者相关系数不高,其间原因可能主要在于降水对于收成的影响机制比较复杂,对于华北这样相对缺水的农业区,降水的增加大部分情况下有利于降低歉收风险,但这里同样是一个极端水灾多发区,夏秋季节的集中降水往往导致河流决溢甚至长期内涝（特别是在海河、黄河下游平原）,同样可能导致大范围的歉收。

为降低极端降水情形对于相关分析结果的影响,本文分别以华北涝灾指数（图1a）和旱灾指数（图1b）序列与秋粮歉收序列进行对比,结果发现涝灾指数与歉收序列的关系不明显,而旱灾指数与歉收序列的相关系数达到0.71（显著性水平低于0.001）,进一步说明秋粮收成对于旱灾更为敏感。研究时段内绝大部分严重歉收年份和连续歉收时段,如1743年、1785-1786年、1813年、1856-1857年、1875-1878年、1899-1900年,无不是由极端旱灾引发;只有少量严重歉收年份与水灾有关,如1871年、1890年。旱灾与水灾对华北粮食收成影响的差别,主要原因是其作用机制不同。水灾尽管来势凶猛,但大部分情况下影响范围有限（河流沿岸及下游低洼积涝地带）,且主要集中在夏秋季节,为时较短,如果水灾发生时间尚早且洪水迅速排干,只要能及时补种杂粮及晚熟作物,就可有效弥补秋收损失,这样的记载在地方志中并不鲜见。这也是为什么一些在局域造成惨重损失的水灾,如1801年海河下游大水^[36],放在整个华北境内来说,其歉收程度就相对有限。而旱灾影响范围大,持续时间长,一旦形成夏秋连旱,就基本没有补救的机会,何况清代华北持续一年以上以至数年的极端旱灾多发,对于秋收的打击不言而喻。

4 方志记录用于重建历史收成的优劣

前文通过重建华北秋粮丰收、歉收指数序列的过程和结果,对地方志中保存的丰、歉两类记录进行了可靠性评价,主要结论是歉收记录相对可靠,而集中使用丰收记录需要慎重。以下基于与另一常见的历史代用资料源（清代收成奏报）的对比,进一步讨论地方志记录在重建历史粮食收成中的优势与不足。

（1）方志记录对于极端歉收年份的反映更为准确。

清代收成奏报最大的优势是收成分数定量化,但根据已有研究,随着制度约束机制的废弛,特别晚清又值灾害多发时期,官员在上奏收成时存在大面积的匿灾行为,一个通行的做法是将灾区收成上报为“五分有余”。一方面仍在歉收边缘,不至因为虚报分数而承担过高风险;另一方面又恰好高于蠲免赋税、赈济钱粮的临界点（成灾五分）,不必向朝廷奏报具体成灾情况;同时,灾后一段时期官员会继续上报“五分有余”,以申请赋税缓征,有利灾后休养生息。这一现象在光绪年间（1875-1908年）的山西省十分显著,旱灾灾情最为严重、几近绝收的1877-1878年（光绪大旱期间）,山西省上报秋收“五分有余”的州县仍多达1/3,而灾后的很长一段时间内（1879-1890）,每年仍有一半的州县上报收成“五分有余”（平均每年54州县）,且十余年间全省无一州县上报成灾（减收五分及以下）,这一现象无疑是不正常的^[16]。这种做法的直接后果就是重建的收成序列对于极端灾害的影响产生低估,尽管其对于长期收成变动趋势的不利影响可能因为官员的事后“修正”而减轻。

相比之下,方志中的歉收记录受到有意识的匿灾行为影响较小,重建的歉收指数序列对于年际变化的波动幅度和极端歉收年份的刻画更为准确。这一特点可以使方志资料对收成奏报资料构成很好的补充。例如当极端灾害背景下,收成奏报分数却反常地集中在5~6分这一区间时,方志中的歉收记录便可以用于辨识奏报的偏差,并插补可能隐匿的歉收。在插补之前,有必要先对研究区域内两套数据的匹配程度进行分析,观察两者对于总体歉收情况的反映是否一致,并设置一个对照组来对插补效果进行控制。

（2）方志中的丰收记录需要结合奏报分数判断准确性。

如前所述,由于外部因素对丰收判定标准和丰年记忆产生的影响较大,方志中丰收记录的可靠性可能存在一定问题,重建的丰收指数序列难以像歉收指数序列那样反映总体粮食收成的变化情况。对于这一推论,还可以用收成奏报分数来进行验证。以1876-1878年秋粮收成为例,基于奏报收成分数的华北14站点重建结果显示,绝大部分站点3年的秋收收成均显著低于清代平均值（1721-1911年）,且1877年为最低^[14],这与利用方志记录重建的歉收指数变化特点一致,而并未像丰收指数序列中那样出现1878年这一反常的峰值（图1）。

后续研究中如需集中使用方志丰收记录,首先要通过数据校正,消除漏记和误记的影响,使4级（一般丰收）和5级（大丰收）的比例回复正常。一般认为,奏报中6分以上的收成记录,由于没有造假压力,且虚报风险较高,相对较为准确^[16],因此可以考虑使用奏报中的8分（丰收）和9分以上（大丰收）的收成记录,来对方志记录进行校正。

早在20世纪80-90年代,部分研究者就已经注意到了方志中丰富的收成记录信息,并尝试将其与收成奏报中的收成分数结合使用,即用方志记录来对奏报缺失进行插补。具体做法是基于语义差异分析,将方志中的收成记录与10分收成等级建立起一一对应关系,然后据此对缺失的部分进行插补。例如龚高法等重建北京地区小麦收成序列时,将方志中的收成记录分为8级,依次对应3~10分收成^[11];葛全胜等重建全国87站夏秋收序列时,则将方志记录分为9级,对应2~10分收成^[12]。方志中的收成记录基于语义差异可以区分出多少等级,尚属于技术问题,可以留待进一步讨论（本文中分为5级）,但根据上述两套资料中收成记录的不同特点,这种直接进行插补的做法可能给结果带来一定误差,除了奏报中的匿灾现象和方志中的反常丰收记录,方志中基本不载“平年”（对应收成6~7分）的做法,也不利于直接插补。因此在插补之前,有必要先对两套资料的完整性和可靠性进行评估,再根据具体情况来确定插补原则和方法。

总之,方志和奏报作为两个最为丰富的历史粮食收成信息来源,由于不同的数据记录和采集方式,在实际应用中各有优劣,且有一定的互补性。在重建历史收成时,有意识地对这两套数据进行结合,不仅是必要的,也是可行的。考虑到两套资料的潜力目前均未得到充分的挖掘,这一方向在未来研究中具有广阔的前景。

5 结论

历史时期气候变化与粮食收成丰歉的关联,在气候对人类社会的影响链条上是至关重要的一环;在重建历史粮食丰歉变化时,中国地方志资料中丰富的历史收成记录尚有待充分发掘。本文从《中国三千年气象记录总集》及其他来源搜集整理了保存在方志中的1736-1911年间华北秋粮收成丰歉相关记录5099条,分别重建了秋粮丰收、歉收指数序列,分析了序列代表的收成变化特征及其与同期气候变化的关系,并讨论了方志记录的可靠性及后续应用方向,主要结论如下：

（1）方志中保存的歉收记录总体可靠,据此重建的歉收指数序列也能够在相当程度上反映总体收成变化;但丰收记录存在大丰收与一般丰收记录数量比例失衡、严重歉收年份后丰收记录反常增加等问题,这可能与其难以排除主观判断和记忆偏差的影响有关,重建的丰收指数序列难以反映真实收成变化情况。

（2）在世纪、10年尺度,重建的华北秋粮歉收指数序列与同期温度变化均体现出很好的一致性,表现为冷期歉收风险上升;即使在较短的时间尺度（5年）上,歉收指数与冬半年温度仍然呈现显著的负相关关系,说明华北秋粮歉收对于气候转冷十分敏感。

（3）在年际尺度上,干湿指数与歉收指数序列呈显著负相关,反映降水减少更容易引发歉收;在排除极端水灾的影响之后,旱灾指数与歉收指数的相关系数提升至0.71（显著性水平低于0.001）,进一步体现了华北境内极端旱灾对于粮食收成的严重威胁。

（4）方志和奏报中均保存有丰富的历史粮食收成信息,在实际应用中各有优劣,且有一定的互补性。方志中相对可靠的歉收记录可以用来辨识奏报收成分数中官员的有意匿灾行为,而方志丰收记录存在的问题也可望通过奏报中相对可靠的8~10分收成记录得到校正,两套数据的有机融合对于提升历史粮食收成重建序列的精度大有裨益。

以上结论可为有意从事这一方向研究的****提供历史文献资料处理原则及文字记录转为定量指标的方法参考,并有助于深化当前学界关于气候变化对过去农业生产系统影响规律的科学认识。随着历史地方志、档案资料的大量电子化和开放检索数据库的加速建设,未来研究者获取历史文献代用资料的难度将大大降低,相关研究工作可望进一步向前推进,无论是研究时段（清代前期及清以前）和地域（华北以外及全国尺度）上的扩展、粮食收成序列重建方法的改进（收成等级赋值标准细化、量化算法调整、不同历史数据源的综合利用）,还是对气候影响粮食收成的机理解释,都是可以深化研究的方向。

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