李拓宇, 莫多闻, 胡珂, 王海斌, 张翼飞, 任小林. (2014)晋南地区仰韶至东周时期人地关系研究[J]. 古地理学报, 16(6): 955-962
Li Tuoyu, Mo Duowen, Hu Ke, Wang Haibin, Zhang Yifei, Ren Xiaolin. (2014)Study on man-land relationship from the Yangshao cultural period to the Eastern Zhou Dynasty in southern Shanxi Province[J]. Journal Of Palaeogeography, 16(6): 955-962. DOI:10.7605/gdlxb.2014.06.076  
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晋南地区仰韶至东周时期人地关系研究
李拓宇1, 莫多闻2, 胡珂3, 王海斌2, 张翼飞2, 任小林2
1 北京师范大学教育部防沙治沙工程研究中心,北京 100875
2 北京大学城市与环境学院,北京 100871
3 陕西省考古研究院,陕西西安 710054

第一作者简介 李拓宇,女,1985年生,博士,北京师范大学减灾与应急管理研究院博士后,主要从事环境考古研究。通讯地址:北京市海淀区学院南路12号北京师范大学科技园D座;邮编:100083。E-mail: lituoyu@bnu.edu.cn。

收稿日期:2014-04-24
基金:国家自然科学基金项目(编号:41171006)、国家科技支撑计划项目(编号:2013BAK08B02)和国家社科基金重大项目(编号:11&ZD183)共同资助
摘要

基于晋南地区全新世黄土剖面样品的光释光( OSL)测年和磁化率数据,恢复该区全新世以来的古温度和古降水,并结合该区仰韶至东周时期文化发展特性及各时期考古聚落在不同地貌类型上的分布比例,探讨晋南地区全新世以来环境演变与人类活动的关系。研究表明,仰韶早期和中期,气候较为暖湿,古土壤发育,利于文化的产生和发展。仰韶晚期气候由暖湿向温干转换,可能对文化发展有一定影响。龙山时期温度和降水较之前有所下降,但气候仍较现今暖湿,又因相对干旱的气候促使先民积聚在水源地附近,以及农业生产技术水平的不断进步,该时期文化快速繁荣发展。夏、商和西周时期气候持续干凉化,文化发展受到制约。东周时期气候仍然较干凉,但随着人类社会的发展和农业生产效率的提高,环境因素对文化的影响越来越小。晋南地区仰韶到东周时期聚落主要分布在耕作条件较好的冲积平原、台塬和山前倾斜平原上,在丘陵和山地上分布较少;随着气候的干凉化,仰韶到东周时期聚落在山前倾斜平原和台塬的分布比例有减小趋势,而在冲积平原的分布比例有增大趋势。

关键词: 全新世; 古气候重建; 聚落考古; 人地关系; 晋南
中图分类号:K901.6 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2014)06-0955-08
Study on man-land relationship from the Yangshao cultural period to the Eastern Zhou Dynasty in southern Shanxi Province
Li Tuoyu1, Mo Duowen2, Hu Ke3, Wang Haibin2, Zhang Yifei2, Ren Xiaolin2
1 MOE Engineering Center of Desertification and Blown-sand Control,Beijing Normal University,Beijing 100875
2 College of Urban and Environmental Sciences,Peking University,Beijing 100871
3 Shaanxi Provincial Institute of Archaeology, Xi'an 710054,Shaanxi

About the first author Li Tuoyu,born in 1985,is a postdoctoral scholar of Academy of Disaster Reduction and Emergence Management,Beijing Normal University. She is engaged in environmental archaeology. E-mail: lituoyu@bnu.edu.cn.

Abstract

Based on the OSL (Optically Stimulated Luminescence) dating data and the magnetic susceptibilities of sedimentary samples from the Holocene loess profile, the paleotemperature and paleoprecipitation were reconstructed,and combining with the cultural characteristics from the Yangshao cultural period to the Eastern Zhou Dynasty and the distribution ratio of these cultures' settlements on different landform types of the southern Shanxi Province,the relationship between Holocene environmental change and cultural evolution in southern Shanxi Province was discussed. The results revealed that the climate was warm and humid during the early-Yangshao and mid-Yangshao periods,with the paleosol originated from active pedogenic processes,which promoted the generation and development of culture. The climate changed from warm-humid to warm-dry during the late-Yangshao culture period,which effected the development of culture. The climate was cooler and drier than before during Longshan culture period,but it was still warmer and wetter than present,the drier climate might promote ancestors to live near the water catchment area,and the production technology gradually increased,which promoted the fast development of culture. The climate continued to be cool and dry during the Xia,Shang and Western Zhou Dynasties,and the development of culture was restricted. In the Eastern Zhou Dynasty the climate was still cool and dry,however,with the evolution of human society,the restriction of environment to culture decreased gradually. Most of the archaeological settlements located on the landforms that were suitable for agricultural production,such as alluvial plain,loess tableland and piedmont sloping plain. With the climate turning to be cool and dry gradually after Longshan culture period,the scope of human activity showed a tendency from loess tableland and piedmont sloping plain to alluvial plain.

Key words: Holocene; reconstruction of palaeoclimate; settlement archaeology; man-land relationship; southern Shanxi Province

文章编号:1671-1505(2014)06-0955-08 DOI:10.7605/gdlxb.2014.06.076

中图分类号:K901.6 文献标志码: A

环境演化与人类活动的关系是环境考古学的关键问题, 国内外已有一定的研究基础(Haug et al., 2003; Rosen, 2008; 靳桂云和王传明, 2010)。中国地域广大, 气候和地貌类型多样, 且考古学文化遗存十分丰富, 利于开展环境与人类活动关系研究。通过自然剖面重建考古学文化发展时期的古环境已取得了一定数量的研究成果(吕厚远和张健平, 2008; 李宜垠等, 2009; 刘德成等, 2011; Kidder et al., 2012)。近年来, 随着区域聚落调查的开展, 探讨区域环境演化与聚落变迁的关系已成为热点问题(吴立等, 2009; 胡珂等, 2010; Malasse and Gaillard, 2011; Dong et al., 2012)。晋南是中国新石器时代以来人类文化发展的重要地区, 自仰韶时代到东周时期已发现较多的聚落, 关于该区聚落分布与自然环境关系已有初步的研究成果(刘建国和王琳, 2007)。目前关于晋南地区以精确测年为基础的全新世以来的环境演化还少有报道, 作者利用光释光测年技术对晋南地区的一个自然剖面进行年代框架的建立, 并利用剖面样品的磁化率恢复古温度和古降水, 结合该区仰韶到东周时期聚落在不同地貌类型上的分布比例, 探讨气候、地貌等环境要素与人类活动的关系。

1 研究区概况

晋南位于山西省南部, 气候上属暖温带大陆性半湿润季风气候, 年均温12~14 ℃, 年均降水500~650 mm。晋南在地貌单元上位于临汾盆地, 其地貌类型多样。盆地内部主要的地貌类型为冲积平原和台塬, 盆地北部有较大范围的黄土丘陵分布, 盆地两侧为山前倾斜平原和山地(图 1)。山前倾斜平原和台塬上部均有厚层的黄土分布, 是全新世人类耕作和聚落营建的主要地区。

图1 晋南地区地貌示意图(据李吉均, 2009; 修改)Fig.1 Landform sketch of southern Shanxi Province (modified from Li, 2009)

晋南是中国文化发展的核心地区之一(苏秉琦, 2009), 因此该区新石器以来的文化发展和演化受到较多关注。聚落数量的多少在一定程度上能够反映区域人口数量及古代人类的发展规模和聚集规模(任式楠, 2000)。根据《中国文物地图集· 山西分册》(国家文物局, 2007)中关于考古聚落的统计, 晋南地区已发现仰韶早期到东周时期的聚落共计1076处。其中仰韶早期(7.0~6.0 ka)的聚落较少, 仅有6处。仰韶中期(6.0~5.5 ka)的聚落148处, 皆属庙底沟文化。该时期聚落特征为规模较大, 且布局考究, 出土遗物丰富; 该时期聚落分布范围非常广, 庙底沟文化在中原地区形成高度统一, 以上这些都是庙底沟文化发达兴盛的集中体现(国家文物局, 2007)。晋南地区已发现仰韶晚期(5.5~5.0 ka)的聚落仅有54处, 该时期聚落数量的大量缩减, 这可能是中原地区文化分裂的影响(田建文, 1996)。仰韶文化常见的农业工具有石斧、石锛、石(骨)铲、石(陶)刀等, 反映这个时期已经进入锄耕农业阶段(张之恒, 1998)。到龙山早期(5.0~4.5 ka), 聚落数量又有所增多, 为181处, 属于庙底沟二期文化, 该时期聚落遗址面积较大, 并且发现有大型聚落遗址。可见, 庙底沟二期文化较之前文化有较大的进步, 这可能是由于该时期文化吸纳并融化了周围的其他文化因素(韩建业, 2006)。晋南地区已发现的龙山文化晚期(4.5~3.9 ka)的聚落数量共计210处, 其中包括陶寺文化的聚落151处, 三里桥文化的聚落59处。三里桥文化主要分布在晋南地区的南面, 与陶寺中晚期文化联系紧密(田建文和罗新, 1994; 韩建业, 2006)。研究认为陶寺文化聚落规模呈现明显的“ 金字塔” 模式(许顺湛, 2010; 李拓宇等, 2013a), 并发现有大型中心聚落— 陶寺遗址(面积约为2.8× 106 m2), 反映了该文化在政治、经济上实现了高度集中。龙山文化常见的农业生产工具有石铲、石斧、石锛和石镰等, 并发现有新型生产工具石耜和石犁, 而且在龙山晚期的陶寺遗址还出土了大量炭化植物种子, 这就说明龙山时期农业生产较之前有较大进步(高天麟, 1993; 赵志军和何驽, 2006)。到夏商时期(3.9~3.1 ka), 聚落数量较之前有大幅下降, 其中夏朝聚落有90处, 属于与二里头文化相同或相近的东下冯类型, 商代聚落有17处, 属于典型的商文化。夏商时期已进入青铜工具和石器工具并用时代, 但青铜农具在夏朝尚未使用, 到商朝时已开始使用青铜农具, 但并不大量, 也不普遍(陈文华, 2002)。两周时期(3.1~2.2 ka), 包括西周和东周(春秋和战国)时期, 随着晋文化的产生和发展, 聚落数量开始回升, 西周时期聚落有43处, 东周时期聚落有327处。西周时期青铜农具在农业生产活动中同样没有大量使用; 春秋时期, 青铜农具获得了较大发展, 并且有铁制农具出现并获得初步发展; 到战国时期, 铁制农具广泛使用于农业生产, 并且随着牛耕的推广, 极大地提高了农业生产效率(白云翔, 2002; 康德文等, 2003)。

2 采样剖面和研究方法

对晋南地区塔儿山西北麓黄土台塬上的一个自然沉积全新世黄土剖面(图1)进行了序列采样, 命名为ZLTC。剖面深220 cm, 根据野外地层差异将ZLTC剖面自上而下分为6层(图 2-a):①层, 深0~50 cm, 表土层, 棕黄色, 疏松多孔, 含少量根系; ②层, 深50~90 cm, 粉砂, 棕黄色, 较疏松; ③层, 深90~142 cm, 粉砂, 黄色, 较致密; ④层, 深142~158 cm, 黏土质粉砂, 浅黄色, 较致密; ⑤层, 深158~204 cm, 黏土质粉砂, 红棕色, 较疏松; ⑥层, 深204~220 cm, 黏土质粉砂, 浅红棕色, 较致密。另外, 分别在深98 cm、138 cm、178 cm、198 cm和218 cm处采集光释光年代样品, 并在北京大学考古文博学院释光实验室进行测年。以每2 cm间隔对ZLTC剖面连续采集110个样品, 对样品进行了磁化率指标分析。磁化率测试在北京大学地表过程分析与模拟教育部重点实验室完成, 测试仪器为英国Bartington 仪器公司生产的 MS2型磁化率仪。文中还利用ArcGIS软件对晋南地区地貌图进行矢量化处理, 根据《中国文物地图集· 山西分册》中关于仰韶至东周时期聚落数量和位置的统计, 并将聚落的时空分布情况填绘在地貌图上进行分析。

3 结果与讨论
3.1 晋南地区环境演化与人类活动

ZLTC剖面的OSL测年结果见图2-a, 以这4个测年结果为控制点, 运用粒度年代模型(Porter and An, 1995)建立年代标尺, 算得③~⑤层年代分别为:1.2~2.5 ka、2.5~4.9 ka、4.9~9.1 ka。黄土的质量磁化率(χ )作为定量恢复古气候的替代指标得到了较好的应用, 其中古温度和古降水的计算主要有吕厚远等(1994)公式、Porter等(2001)公式和Maher(2011)公式。将剖面测得的表层样品的质量磁化率(130× 10-8 m3· kg-1) 代入上述公式计算, 其结果与陶寺地区近30年气候数据(襄汾县志编纂委员会, 1991)均值相近(表 1)。

图2 ZLTC剖面光释光(OSL)年代(a)及其磁化率、古温度、古降水和陕西地区其他环境指标的对比(b)Fig.2 ZLTC profile OSL dating data(a)and comparison among magnetic susceptibilities, paleotemperature and paleoprecipitation of ZLTC profile and other environmental indexes in Shaanxi Province(b)

表1 根据表层样品磁化率恢复的古气候值和陶寺地区气候数据 Table 1 Paleoclimatic data reconstructed by magnetic suscepti-bility of surface samples and climatic data in Taosi area

为了恢复更准确的古温度, 将计算出来的结果代入下述公式:

T=W1×T1+W2×T2W1=|X2-x¯||X1-X2|W2=|X1-x¯||X1-X2|

式中, T为文中计算的古温度, T1、T2分别为根据吕厚远等(1994)公式和Porter等(2001)公式恢复的古温度; W1和W2分别为两者的权重, x¯为陶寺地区近30年的平均温度, X1、X2分别为利用表层样品质量磁化率代入吕厚远公式和Porter等(2001)公式恢复的古温度。依照上述方法, 根据Porter(2001)公式和Maher(2011)公式恢复古降水。

根据ZLTC剖面磁化率数据恢复的古温度和古降水如图2-b所示, 古温度为11.2~14.5 ℃, 年降雨量为600~750 mm。古温度和古降水自9.1 ka以来逐渐升高, 到7.5 ka左右升至最高之后又逐渐降低。全新世最高温较今高约2 ℃, 年降雨量较今高约115 mm, 与前人的研究结果较为一致(施雅风和孔昭宸, 1993)。磁化率对气候变化的响应并不敏感, 但其所估算的温度— 降水变化可以反映全新世气候变化的总体趋势(吕厚远和张健平, 2008)。

将通过ZLTC剖面样品的磁化率恢复的古温度和古降水, 与陕西柞水九仙洞的石笋氧同位素(Cai et al., 2010)反映的东亚夏季风引起的降水变化、陕西渭南剖面孢粉和蜗牛化石数据(吕厚远和张健平, 2008)反映的植被和气候变化进行对比(图 2-b), 发现这些数据反映的全新世以来的古气候变化趋势基本一致。根据ZLTC剖面的地层信息和剖面样品的实验数据, 结合前人在晋南地区的研究成果(Huang et al., 2007; 李拓宇等, 2013b)以及陕西地区的环境信息, 将晋南地区9.1~1.2 ka以来的环境演化分为3个时期。全新世早中期(9.1~4.9 ka)气候暖湿, 古土壤发育程度最强, 尤其以8.6~7.2 ka期间的气候最为暖湿, 该阶段平均气温为14.3 ℃, 平均年降雨量为742 mm, 氧同位素显示降水在这个时期也是最高的, 渭南剖面阔叶木本植物、暖湿型的蜗牛种类也表现出相对丰富; 7.2~4.9 ka期间温度和降水都逐渐降低, 5.2~4.9 ka期间氧同位素显示为气候变干过程, 5.5 ka左右渭南剖面显示为气候冷干事件。此外, Marcott等(2013)重建的全新世以来北半球中高纬地区的温度表明, 10.0~5.0 ka温度较高, 5.0 ka之后温度开始下降。全新世中晚期(4.9~2.5 ka)气候较之前温干, 但仍较现今暖湿, 平均温度为12.5 ℃, 平均年降雨量为648 mm, 古土壤发育程度较弱, 氧同位素显示这段时期降水在波动中逐渐降低, 但其中4.4~3.9 ka期间降水有稍许升高; 阔叶木本植物、暖湿的蜗牛种类虽较之前有所下降, 但也在4.5~4.3 ka出现峰值。全新世晚期(2.5~1.2 ka)气候变得干凉, 平均气温为11.8 ℃, 平均年降雨量为623 mm, 氧同位素显示这段时期降水最低。

将以上晋南地区环境演化分析与该区仰韶至东周时期人类文化发展相对比发现, 仰韶早期到中期(7.0~5.5 ka)气候温暖湿润和古土壤的发育, 促使了仰韶早期聚落的出现和仰韶中期庙底沟文化的繁荣发展, 该时期本区已发现的聚落有6处, 到仰韶中期聚落增加到148处。而仰韶晚期(5.5~5.0 ka)处于气候过渡期, 先人难以适应快速的气候变化, 可能导致了整个中原地区文化的衰落, 本区也仅发现54处聚落。在青海、甘肃以及陕西、河南等地区也发现, 暖湿气候促进文化的发展, 而冷干气候不利于文化的发展(莫多闻等, 1996; 吕厚远和张健平, 2008; Dong et al., 2012; 许俊杰等, 2013)。龙山时期(5.0~4.0 ka)虽然气候较之前温干, 但庙底沟二期文化和陶寺文化仍有较稳定的发展, 共发现391处聚落, 可能原因是:首先, 这个时期的气候仍较现今暖湿, 而且先民比较容易适应气候的稍许干凉化; 其次, 虽然这个时期古土壤发育程度较之前弱, 但气候暖湿时期发育的古土壤仍能为农作物提供丰富的营养, 促进农业的发展, 进而推动文化的进步; 再次, 气候的干旱化可以促使人类向水源地附近积聚, 人口的集中利于大型聚落的产生, 进而促进文化的发展, 在青海湟水和谷地也发现这一现象(Dong et al., 2012); 最后, 从出土的新型生产工具可以看出农业生产技术水平较之前有较大的进步。此外, 气候数据证明, 龙山晚期(4.5~3.9 ka)降水较龙山早期(5.0~4.5 ka)较为丰沛, 利于农业的发展, 进而促进了陶寺文化的繁荣。到夏、商和西周时期(3.9~2.7 ka), 虽然已有青铜农具的出现, 但应用不是很普遍, 而且由于气候持续干凉化, 导致前期先民对自然资源的大量消耗难以恢复, 因此, 文化发展受限, 共仅发现150处聚落, 这一现象与陕西榆林地区较为相似(胡珂等, 2010); 另外, 这个时期文化发展的中心在豫西地区(韩建业, 2010), 也可能制约了本区文化的发展。东周以来(2.7~2.2 ka), 虽然气候依然较干凉, 但随着铁制农具的产生, 农业生产效率极大提高, 并且晋文化在本区产生并快速发展, 共发现327处聚落。

3.2 仰韶至东周时期文化发展及时空分布

聚落是古人类活动的直接证据, 研究聚落在地貌类型上的分布规律有助于了解古人类活动和环境变化的关系。晋南地区的地貌类型可以分为基岩山地、山前倾斜平原、丘陵、台塬和冲积平原, 这些地貌类型的面积占区域总面积的比例分别为38%、8%、11%、21%和22%。基岩山地主要分布于盆地东西两侧, 山前倾斜平原位于吕梁山西麓和太岳山东麓, 丘陵位于盆地的北侧, 台塬位于塔儿山周围和盆地南部, 冲积平原分布于汾河两侧, 包括河谷平原、低阶地和高阶地。根据各时期聚落的地貌位置(图 3), 利用ArcGIS进行空间分析, 得到各时期聚落在各地貌类型上的分布百分比(图 4)。

图3 仰韶到东周时期的聚落在晋南地区各地貌类型上的分布Fig.3 Distribution of settlements from the Yangshao cultural period to the Eastern Zhou Dynasty on different landform types of southern Shanxi Province

图4 仰韶到东周时期聚落在晋南地区各地貌类型上分布的百分比Fig.4 Percentages of settlements from the Yangshao cultural period to the Eastern Zhou Dynasty on different landform types of southern Shanxi Province

图4可以看出晋南地区仰韶至东周时期聚落分布和迁移有如下规律:

第一, 聚落主要分布在冲积平原、台塬和山前倾斜平原上, 在丘陵和山地上分布较少。可能原因是冲积平原比较平坦、距汾河较近, 适宜农耕。台塬和山前倾斜平原顶面也较为平坦, 且上有黄土覆盖, 黄土为农作物提供了丰富的营养物质; 虽然台塬和山前倾斜平原距汾河相对较远, 但其海拔相对较高, 可以防范汾河洪水侵袭, 同样适宜农耕和人类定居。虽然山前倾斜平原仅占晋南地区的总面积的8%, 但在其上发现的聚落的数量仍然较多, 其相对优势是富含地表水和地下水, 利于农作物生长。丘陵上虽有黄土覆盖, 但其顶面不平坦, 不利于大范围进行农业生产, 聚落在丘陵上分布比例较小。聚落在山地上分布比例也较小, 主要原因是, 先民主要是选择在山间的河谷平原生活, 而山间谷地面积较小, 且易受山洪影响, 不利于农业发展和人类定居。以上分析可见, 地貌类型的耕作条件对先民居住地选择具有重要地位。

第二, 聚落在山前倾斜平原和台塬的分布比例有减小趋势, 而在冲积平原的分布比例有增大趋势。分析原因如下:首先, 晋南地区全新世晚期以来气候逐渐变干, 地势较低的汾河冲积平原可供居住的面积增加, 水患威胁也减小, 变得适宜居住; 在河南郑洛地区和安徽巢湖流域也发现了类似现象, 随着气候的逐渐干燥, 聚落由高海拔地方向低海拔地方转移(赵春青, 2001; 董广辉等, 2006; 吴立等, 2009)。其次, 全新世晚期以来, 晋南地区冲沟溯源侵蚀加剧, 山前倾斜平原和台塬被强烈切割(苏宗正等, 1995), 生产条件变差。

4 结论

文中利于ZLTC剖面样品磁化率数据恢复研究区古温度和古降水, 并结合前人在晋南地区的研究成果, 分析了该区全新世以来的环境演化; 在此基础上结合考古文化聚落在各地貌类型上的分布规律, 探讨了该区全新世以来环境变化与人类活动的关系。主要得到以下几点认识:

1)晋南地区9.1~1.2 ka以来的环境演化分为3个时期:全新世早中期(9.1~4.9 ka)气候暖湿, 古土壤发育程度最强, 尤其以8.6~7.2 ka期间的气候最为暖湿, 该阶段平均气温为14.3 ℃, 平均年降雨量为742 mm; 7.2~4.9 ka期间温度和降水都逐渐降低。全新世中晚期(4.9~2.5 ka)气候较之前温干, 但仍较现今暖湿, 平均温度为12.5 ℃, 平均年降雨量为648 mm, 古土壤发育程度较弱。全新世晚期(2.5~1.2 ka)气候变得干凉, 平均气温为11.8 ℃, 平均年降雨量为623 mm, 黄土沉积。

2)晋南地区古文化的发展和演化在一定程度受到环境的制约或影响, 但同时也受生产技术和社会发展程度等其他因素的影响。仰韶早期和中期, 气候较为暖湿, 古土壤发育, 进而促进了文化的产生和发展。仰韶晚期处于气候过渡期, 先人难以适应快速的气候变化, 影响了文化的发展。龙山时期虽然气候较之前温干, 但庙底沟二期文化和陶寺文化仍有较稳定的发展, 可能原因一方面是生产技术水平进步提高了, 另一方面是较干旱的气候促使人口积聚在水源地富集, 进而促进大型聚落的产生。夏、商和西周时期气候持续干凉, 文化发展受到制约。但随着人类社会的发展, 环境因素对文化的影响越来越小, 社会的发展和生产力的提高决定了东周时期晋文化在本区快速繁荣发展。

3)晋南地区仰韶到东周时期聚落主要分布在冲积平原、台塬和山前倾斜平原上, 在丘陵和山地上分布较少, 这反映了地貌类型的耕作条件对先民居住地选择具有重要地位; 同时, 随着气候的干凉化, 聚落在山前倾斜平原和台塬的分布比例有减小趋势, 而在冲积平原的分布比例有增大趋势。

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