龙卷风猎人“萨马拉斯”的最后一次追风(11)

该研究显示，相比于区域其他各类自然沉积物，查海遗址多期文化层具有较高的C4生物量估值, 这种差异不能仅凭自然气候因素的变化进行解释。花粉、炭屑和植物遗存等记录指示全新世早中期的人类活动包括农业活动和森林砍伐等行为。结合遗址磨石表面高比例C4植物淀粉粒以及现代C4作物种植实验等证据，研究人员认为新石器时代早期查海地区存在耕作种植和土地清理等行为，符合已有的狩猎采集到农业耕作连续模型。进一步研究计算显示遗址文化层与周边自然沉积物的碳同位素差值在全新世期间逐步增加，与黍粟遗存等植物考古数据所揭示的驯化过程近乎同步，表明早期人类管理种植C4作物能力持续增强，这也得到了文化层中碳同位素信号波动特征的验证。
为从更大时空尺度评估黍粟驯化过程中人类和自然因素的相对影响变化，研究团队进一步建立了首张中国北方14.0 ka以来的C4生物量等值线图，并汇总已发表的考古遗址和黍粟遗存年代数据。对比结果显示全新世早中期东北C4生物量的变化与黍粟农业的起源和发展近乎同步，这种同步关系受北半球中高纬度降温影响于4.0 ka左右正式发生解耦，预示在一定C4生物量阈值内，人类因素开始取代自然因素在黍粟农业中扮演更为重要的角色。
上述研究结果揭示，C4生物量不断增加的自然环境背景和人类对C4植物的持续管理或栽培行为共同驱动了中国北方地区C4农业的起源。C4生物量的增长有助于提高潜在C4作物(包括黍粟及其野生祖本)的数量和多样性、维持相对安定的史前人类定居环境、增加人类管理种植各种C4植物的练习尝试机会。部分地区在气候好转后率先实施C4植物集约化利用策略，最终导致早期C4农业的出现和人口的增长。同时人口膨胀引起的粮食供需矛盾增大进一步促进了黍粟农业的集约化和推广。这种正反馈机制显示一种渐进的共同进化模式，C4生物量与黍粟遗存首个峰值约2.0 ka的偏差再次证实野生植物驯化是一个延续数千年的过程。
该项研究不仅对中国北方地区C4生物量的分布及演变进行了系统归纳，为相关的稳定同位素生物考古学研究提供了背景数据，而且在时间和空间上对比了北方黍粟农业的起源与C4生物量的耦合变化，论证了人类行为与区域自然生态的协同演变关系，对理解中国北方黍粟农业的起源机制、农业文化演变与气候环境变化具有重要科学意义。
论文第一作者为中科院古脊椎所博士生王建，共同通讯作者为周新郢研究员和李小强研究员。本项研究得到中科院先导战略专项(XDB26000000)、国家自然科学基金(41730319、41888101、41772371)以及国家留学基金委(CSC)的共同支持。