榆林地区位于陕西省北部, 毛乌素沙漠东南, 东临黄河晋陕峡谷, 地理坐标36° 59'~39° 34'N, 107° 28'~111° 15'E。区域内地貌以黄土丘陵为主, 西南有白于山山地, 西北部为毛乌素沙漠东南边缘, 多沙地分布。区内主要河流有无定河、秃尾河和窟野河, 均为黄河一级支流。野外调查研究表明, 全新世以来, 河谷地区曾发生下切与加积的反复, 形成了河谷地区的两级低阶地。毛乌素沙地东南缘也曾发生过沙漠过程的反复。区域整体地貌格局同现代类似。区域气候属于温带半干旱大陆性季风气候, 四季分明。

大约7ka BP, 一些仰韶早期的人群迁徙到该地区, 区域内的新石器文化才逐渐发展起来, 到5~4ka BP之间的龙山文化时期, 该地区的新石器文化达到繁盛阶段(韩建业, 2008)。当时的聚落主要分布于无定河、秃尾河和窟野河等3条大河及其支流的河谷阶地和黄土丘陵地区(国家文物局, 1998)。先民生业经济方式以旱作农业为主、兼有畜牧业和狩猎采集等方式(王辉等, 2014)。当时的社会复杂化进程已经开始, 已出现几十处石城为代表的中心聚落。其中的神木石峁古城是迄今为止中国发现的新石器晚期最大古城。4ka BP之后的夏商文化时期, 该地区聚落数量锐减, 中心城址均被废弃, 人类文化出现了明显的衰落趋势。

为统计和揭示4ka BP前后的聚落演化特征, 作者运用GIS技术编绘出榆林地区地势图作为底图, 并在此基础上编绘出聚落分布图(图2)。具体方法如下:从中国地理空间数据云(http://www.gscloud.cn)下载榆林地区数字高程(Digital Elevation Model, DEM)图, 将其在ArcGIS10.0中拼接成图, 结合该区行政图, 从中提取榆林地区标准DEM图, 采用多图层进行增强处理。根据《中国文物地图集· 陕西分册》(国家文物局, 1998), 获得榆林地区龙山时期与夏商时期遗迹分布图, 分层将其加载到ArcGIS10.0软件中, 生成数字栅格图, 将其在WGS_1984投影坐标系统之下进行精确配准; 经过ArcGIS10.0软件进行处理和矢量化后, 分别制作成点、线、面文件, 将龙山时期与夏商时期遗址点准确描绘在新的图层中, 形成不同的图层文件, 进行统计处理。

图2

Fig.2

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	图2 陕西榆林地区龙山时期(a)和夏商时期(b)聚落分布Fig.2 Settlement distribution of the Longshan period(a) and Xia-Shang period(b) in Yulin area of Shaanxi Province

从龙山时期聚落分布(图 2-a)中, 统计得出龙山时期共有聚落718处。可见, 榆林地区龙山时期, 聚落数量庞大, 聚落密度约16处/1000km², 主要集中在海拔800~1200m范围内。除了西北部沙漠地带分布少, 其他地区均有分布。聚落主要集中于无定河、窟野河和秃尾河流域, 黄河沿岸及黄土丘陵地区。

夏商时期, 该地区聚落数量明显减小(图 2-b), 仅有45处, 聚落密度不足1处/1000km², 远不及龙山时期。聚落主要分布于无定河下游与黄河干流交汇地带, 所在海拔800~1000m。

洛阳地区位于河南省西部, 黄河中下游之交南岸, 地理坐标33° 35'-35° 05'N、111° 08'-112° 59'E。区域西南部地区为山地, 包括崤山、熊耳山和外方山等山地, 这些山地属于伏牛山脉。区域东南有嵩山、北部有邙山、东部郑州巩义一带为黄土台地。山地和黄土台地围绕的区域为洛阳盆地。区内主要河流有洛河和伊河。洛河发源于秦岭东段南坡, 伊河源于伏牛山腹地。两河中上游流经西部和西南部山地区域, 下游流经洛阳盆地, 在盆地中部形成伊洛河冲积平原。两河在偃师境内汇合后, 从区域东北角汇入黄河。全新世以来, 伊河和洛河在洛阳盆地中曾发生下切与加积的变化, 并曾发生溃决与改道, 但盆地中部一直保持冲积平原的地貌特征。山地间的河谷也曾发生下切与加积, 形成河谷中的全新世阶地。而整个区域的地貌格局同现代基本类似。区域气候属于半湿润大陆性气候。

洛阳地区是中国新石器文化和夏商时期文化最发达的地区之一。9~7ka BP之间的裴李岗文化时期已有多处遗址分布, 聚落规模已有大小之别(鲁鹏等, 2012)。7~5ka BP之间的仰韶文化时期, 新石器文化得到迅速发展, 聚落数量急剧增加。仰韶文化晚期已出现中心聚落、次中心聚落、普通聚落等3个等级, 说明社会复杂化进程已经开始(鲁鹏等, 2012)。5~4ka BP之间的龙山文化时期, 聚落数量进一步增加, 社会复杂化进程得以延续。4ka BP之后的夏商时期, 在原来的3个等级聚落结构的基础上, 出现了偃师二里头和偃师商城等都邑性聚落, 成为中国夏商时期的文化中心地区。裴李岗文化时期出现粟、黍为主的旱作农业, 已有家畜饲养, 狩猎采集的比重仍较高。仰韶文化时期的农业比重逐渐增加。龙山时期仍以粟、黍为主, 水稻和大豆有一定的数量, 并且到夏商时期, 形成了五谷齐全的农业经济(张俊娜等, 2014)。

对洛阳地区聚落的分析采取如同榆林地区同样的方式, 根据《中国文物地图集· 河南分册》(国家文物局, 1991)和鲁鹏等(2012)的研究资料, 编绘出洛阳地区龙山时期、夏商时期聚落分布图(图3)。

图3

Fig.3

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	图3 河南洛阳地区龙山时期(a)和夏商时期(b)聚落分布Fig.3 Distribution of settlement of the Longshan period(a) and Xia-Shang period(b) in Luoyang area of Henan Province

洛阳地区龙山时期聚落分布具有明显的区域特征(图 3-a), 西部和西南部山地的聚落主要分布于河谷地带。洛阳盆地及其周围的黄土台地、丘陵地区聚落分布密集。较全面地统计了洛阳地区龙山时期聚落数量, 发现该地区龙山时期共有聚落172个, 聚落密度略小于榆林地区。其中原因之一是洛阳地区山地面积比例较大, 若只统计洛阳盆地区域, 其龙山文化时期的聚落密度应大于榆林地区。

洛阳地区夏商时期聚落数量相对庞大(图 3-b), 据统计, 夏商时期遗址多于200处, 遗址密度大于13处/1000km², 相对于龙山时期遗址密度略有增加, 远大于榆林同时期的聚落密度。同龙山时期比较, 洛阳地区夏商时期聚落有进一步向洛阳盆地集中的趋势。

将榆林与洛阳两地区龙山时期和夏商时期聚落密度变化进行统计(图4), 从中亦可看出, 从龙山时期到夏商时期, 榆林地区聚落密度急剧减小, 从龙山时期的16处/1000, km²下降到夏商时期不足1处/1000km²; 而洛阳地区聚落数量稳中有升, 聚落密度从龙山时期的11处/1000km²上升至夏商时期大于13处/1000km²。

图4

Fig.4

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	图4 陕西榆林和河南洛阳地区龙山和夏商时期聚落密度Fig.4 Settlement density of the Longshan and Xia-Shang periods in Yulin area of Shaanxi Province and Luoyang area of Henan Province

然而, 可能由于所选的2个地理区域是以现在行政区域来划分, 因此, 所揭示的遗址密度的大小并不能全面反映龙山时期两地区古文化兴盛情况, 所得出的洛阳地区聚落密度也可能略偏小, 因此, 在以下讨论的过程中, 认为两地区在龙山时期聚落的密度均很大。在夏商时期, 榆林地区聚落密度远不及洛阳地区, 即使全面统计两地区夏商时期聚落密度, 所得出的结果也必定是洛阳地区远高于榆林地区。因此, 在以下讨论的过程中, 认为榆林地区在夏商时期聚落密度非常小, 而洛阳地区聚落密度非常大。作者试图从环境的角度探讨两地聚落演化历史差异形成的原因。

在榆林、洛阳两地区的现代气候特征研究基础上(陈海生和曹瑛杰, 2008; 张俊洁等, 2008; 王化齐等, 2010; 杨强等, 2012), 统计1981— 2000年这20年期间的多年平均气候状况, 作为两地区现代气候特征的对比。榆林地区1981— 2000年期间, 气温略有上升, 年平均气温基本围绕8.1℃上下波动, 年平均降水量约为400mm(杨强等, 2012), 年蒸发量在地区内有所差异, 整体而言约为2000mm(王化齐等, 2010)。与此同时, 洛阳地区气温有小幅上升, 年平均气温基本围绕14, ℃上下波动, 年平均降水量约为600mm(张俊洁等, 2008), 年蒸发量在区域内也有所差异, 变化在1650~1950mm之间(陈海生和曹瑛杰, 2008)。榆林地区的多年平均气温较洛阳地区低6, ℃, 年平均降水量低200mm, 而蒸发量高于洛阳地区, 即榆林地区现代气候明显较洛阳干旱。

现今榆林地区西北部以风蚀沙地为主, 西南部以山地为主。古代人类主要活动的东南部地区以黄土丘陵沟壑地貌为主。有限的河流水资源难以利用。洛阳地区西部和西南部为降水充沛的山地。古代人类活动集中的中东部为盆地平原区, 伊河和洛河带来的丰富水资源, 可以被平原地区人类很方便地加以利用。可见, 现代洛阳地区河流水资源丰富程度和利用条件都明显优于榆林地区。两地区全新世时期, 除河谷地区的地貌有较大变化外, 区域宏观地貌格局同现代类似。两地全新世时期的水资源状况和利用条件也同现代类似。

气候的变化往往具有区域性、甚至全球性的类似趋势。近年来, 国内外已有较多关于4ka BP前后古气候变化的研究成果。非洲北部乞力马扎罗山(Kilimanjaro)冰芯记录在4ka BP前后 δ ¹⁸O 值开始在波动中下降, 表征气候开始干凉化, 在冰芯NIF3(Northern Ice Field 3)中粉尘含量显著增加(图 5-a; Thompson et al., 2002)。中国青藏高原地区普若岗日冰芯揭示了该时期 δ ¹⁸O 明显波动(图 5-b; 段克勤等, 2012)。陕西酒仙洞石笋 δ ¹⁸O 曲线清晰地记录了4ka BP前后夏季风衰落(图 5-c; Cai et al., 2010); 湖北神农架石笋 δ ¹⁸O 曲线记录的4ka BP前后夏季风衰弱事件更加明显(图 5-d; Shao et al., 2005); 南方地区的石笋记录(图 5-e; Wang et al., 2005)和西北地区沉积物粒度记录(图 5-f; 刘策等, 2011)均有类似的结果。综上表明, 4ka BP前后, 全球许多地区气候均出现了一次大的降温事件, 东亚地区气候出现干凉化趋势。

图5

Fig.5

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	图5 全新世中晚期以来全球不同地区气候变化曲线Fig.5 Global climate change curves after the Mid-Late Holocene

石笋记录被认为能较好地反映降水的变化(Shao et al., 2005)。根据中国东亚季风地区的石笋记录(张会领和蒲晓强, 2011; 董进国等, 2012), 并参考冰芯(段克勤等, 2012)等记录, 推断在4ka BP之前, 榆林、洛阳两地的年平均降水量比现代高约50mm, 4ka BP之后, 两地的年平均降水量可能比现代还低约50mm。如此, 榆林地区4ka BP前后的气候曾发生由半湿润气候向半干旱气候的转变, 而洛阳地区4ka BP前后均为半湿润气候。且洛阳地区4ka BP之后的夏商时期, 还高于榆林地区龙山时期的降水量。

吕厚远等(1994)和孙东怀等(1995)都曾利用黄土高原不同地区地表及全新世剖面磁化率结果进行降水量变化的尝试。如果利用吕厚远等(1994)提供的磁化率— 降雨量转换模型, 将榆林大堡当剖面的磁化率变化(陈淑娥等, 2010)转换为降雨量变化, 同样揭示榆林地区4ka BP前后曾发生半湿润气候向半干旱气候的转变。其他许多研究也证明榆林及邻近地区4ka BP前后的这种气候变化趋势。如鄂尔多斯高原中部封闭的巴汗淖湖存在湖泊水位下降, 植被覆盖度降低, 湖区蒸降比增大等现象(郭兰兰等, 2007)。榆林城北部的三道沟剖面4ka BP前后, 古土壤发育过程演变为风沙为主的沉积过程(高尚玉等, 1993)。榆林地区糜地湾剖面(周卫建等, 1996)和大堡当剖面(陈淑娥等, 2010)都存在类似的演变趋势。

洛阳及邻近地区4ka BP前后的古气候记录同样证明存在气温和降水明显降低的变化, 但4ka BP之后的气候仍属于半湿润气候(梁亮等, 2003; 夏正楷等, 2003; 孙雄伟和夏正楷, 2005; 许清海等, 2010; 张俊娜和夏正楷, 2012)。如将吕厚远等(1994)的磁化率— 年降雨量转换关系应用于洛阳寺河南剖面的磁化率结果(许俊杰等, 2013), 证明该地区4ka BP前后的年平均降水量由650mm降为450mm。这一结果大于前面运用石笋记录推测的降雨量变化幅度, 可能由于寺河南剖面以湖沼相沉积和次生黄土沉积为主, 其沉积样品的磁化率值低于典型黄土所致。

综上, 在4ka BP前后全球气候变化趋势的影响下, 榆林、洛阳两地区的年平均降水量有100mm以上的降低幅度。由于榆林地区地处东亚季风尾闾地区, 在4ka BP前后气候变化事件影响下, 由半湿润气候转变为半干旱气候。洛阳地区由于原本降雨量较高, 经历这一气候变化事件之后, 仍表现为半湿润气候。

全新世时期的一些重要气候演化变化事件可能深刻影响某些地区的聚落数量, 进而影响人类文化的兴衰演化(吴文祥和刘东生, 2004; 刘峰贵等, 2005; 吴文祥等, 2013)。

榆林地区在4ka BP之前的龙山时期, 年平均降水量达450mm以上, 黄土丘陵土地资源丰富, 湿润的气候条件保证了土壤中含有较多的水分, 使得该区域以粟、黍为主的旱作农业得到较好的发展, 并饲养一定数量的山羊、绵羊、黄牛和猪等家畜(胡松梅等, 2008)。发达的农业和畜牧业, 使得区域人口数量快速增长, 社会复杂化进程加速发展。由于经济发达, 人口增长和社会进步, 区域聚落数量和密度可同洛阳等多地新石器文化发达的地区相媲美。数十座石砌城址和面积超过4 km²的石峁都邑性古城的出现, 表明该地区的社会发展水平较高。4ka BP之后的夏商时期, 榆林地区年平均降水量降至350mm以下, 由半湿润气候转变为半干旱气候。蒸发量较高, 更进一步加重区域干旱程度。区域内人类活动的主要地区以黄土丘陵地貌为主, 沟壑纵横, 推断在新石器时期, 人类难以对有限的河流水资源加以利用。因此, 黄土丘陵地貌地区, 当降水较为充沛的时期具有发展旱作农业的有利条件。而一旦降水减少到不足以支撑旱作农业的发展时, 该地区的经济基础必然衰落。这种变化与榆林地区相邻的朱开沟遗址的环境分析结果(韩茂莉, 2005)相似。由于旱作农业的快速衰落、区域人口锐减, 大部分聚落和全部城址被废弃, 社会发展进程出现了显著的逆转。

榆林地区仰韶时期开始出现新石器文化, 龙山时期快速发展。按全区面积计算, 聚落密度达16处/1000km², 聚落密度大。区域内数十座城址和面积超过4 km²的石峁古城, 表明该区域龙山时期的社会发展水平不低于甚至超过洛阳地区的发展水平。4ka BP之后, 夏商时期, 榆林地区的聚落急剧减少, 聚落密度减少到1处/1000km²。石峁古城和数十座龙山时期的古城被全部废弃, 人类文化呈现急剧衰落的趋势。

洛阳地区在4ka BP之前的龙山时期, 年平均降水量达650mm左右, 旱作农业和家畜饲养得到很好的发展。农业以粟、黍为主, 水稻和大豆有一定的数量, 已发现小麦(张俊娜等, 2014)。家畜中猪的比例大于牛羊(李中轩和吴国玺, 2013)。农业和畜牧业特征都说明该地区较榆林地区更为湿润。发达的农业和畜牧业, 促进了该地区文化发展和密集聚落的形成。4ka BP之后的夏商时期, 虽然洛阳地区年平均降水量也明显减小, 但仍高达500mm左右。这一降水量值还高于龙山时期的榆林地区。洛阳地区的蒸发量还低于榆林地区, 更强化了该地区的湿润程度。洛阳地区西部和西南部是降水丰沛的山地, 山地降水经伊河和洛河干支流水系为地处伊河、洛河下游的洛阳盆地地区提供丰富的水资源。洛阳盆地中部以平坦开阔的平原地貌为主, 可以方便地利用伊河和洛河水资源。正是由于较为湿润的气候、优越的水资源条件, 洛阳盆地在经历4ka BP的干凉化气候事件之后, 旱作农业和畜牧业得到进一步发展。粟、黍仍是种植农业的主要品种, 水稻和小麦的种植有明显增加。农业、畜牧业的发展为该地区社会的进一步发展奠定了基础。洛阳盆地地区的聚落数量和密度又有所提高。在龙山时期已经存在的三级聚落基础上, 进一步出现了偃师二里头、偃师商城等都邑性聚落。该地区遂成为中国夏商王朝的中心地区, 并在中国文明起源与早期历史发展进程中一直处于中心地位。

洛阳地区经过全新世早中期裴李岗、仰韶等新石器文化发展阶段, 龙山时期的人类文化已相当繁荣, 聚落规模等级分化明显。按全区面积计算, 聚落密度达11处/1000km², 如仅计算洛阳盆地的聚落密度, 其密度数值更大。洛阳地区夏商时期的聚落进一步增加, 聚落密度达到13处/1000km², 并且进一步向盆地平原区集中。代表夏商都邑的二里头、偃师商城等聚落相继出现。区域人类文化持续发展, 并成为中国夏商王朝的中心地区。两地区4ka BP之后的人类发展呈现出完全不同的兴衰演化趋势。

作者通过对黄河中游偏西北的榆林地区和偏东南的洛阳地区4ka BP前后两地聚落演化不同趋势的分析, 以及两地环境特征及4ka BP前后气候变化对两地影响的差异分析, 探讨了两地聚落演化趋势差异的可能环境原因。

榆林地区现代年平均降水量为400mm, 处于半湿润到半干旱气候的边缘, 且蒸发量偏大。区域西南部山地和西北部沙地不利于人类活动。人类活动主要集中于中东部黄土丘陵地区。丘陵地区有限的河流水资源也难以被利用, 农业发展主要依赖降水, 受降水变化影响大。洛阳地区现代年平均降水量达600mm, 蒸发量还小于榆林地区。区域大部分地区属于伏牛山和秦岭东段山地, 山地降水充沛, 并经伊河和洛河流入洛阳盆地。盆地大部分地区为平原, 可以方便地利用河流水资源发展农业。由于区域丰富的降水和有利的水资源供给与利用条件, 降水的波动对农业发展影响不大。全新世, 虽然气候有所波动, 但两地的气候差异同现代类似, 两地的宏观地貌格局也同现代类似。

古环境研究表明, 4ka BP前后有一明显的气候干凉化事件。受该气候事件影响, 两地区的年平均降水量均有100mm以上的降幅。4ka BP之前, 两地区的年平均降水量均比现代高。4ka BP之后, 两地的年平均降水量均比现代略低。洛阳地区4ka BP之前的年平均降水量达650mm, 丰沛的降水不仅可以支撑旱作农业的发展, 需水较多的水稻、小麦等的种植也有一定比例。4ka BP之后, 降水减少, 但仍在500mm以上, 较多超过旱作农业所需最低降水量。还由于洛阳盆地平原地区有利的水资源供给和利用条件, 该地区不仅旱作农业得到进一步发展, 水稻和小麦的种植比例也进一步提高, 之前的水患灾害也得到缓解。诸多有利的自然环境条件, 使得该地区夏商文化在前期龙山文化的基础上得到进一步发展, 遂发展成为中国夏商王朝的中心地区。榆林地区4ka BP之前的年平均降水量达450mm以上, 黄土丘陵地区的旱作农业依靠充足的降水而得到充分发展, 并且没有水患之虞。因此, 该地区龙山时期的文化发展达到不低于甚至还高于洛阳地区的发展水平。经历4ka BP气候事件之后, 该地区年平均降水量减少至350mm左右。只能依赖降水的旱作农业难以为继。区域人口数量和聚落密度大幅减小, 之前一度十分发达和繁荣的人类文化风光不再。