新疆全新世环境变迁与史前文化交流

通过分析新疆及毗邻区域全新世环境变化的时空分异,结合区域人类活动的特征,阐释了新疆全新世环境变化与人类活动的关系.结果表明,新疆天山地区的气候环境变化和欧亚草原带等地不同,欧亚草原带早中全新世湿润,晚全新世干旱;天山等地早全新世干旱,中晚全新世湿润.在畜牧渔猎经济的条件下,湿润的欧亚草原带比新疆的大多数地区更适合人类生活,文化发展更为迅速.进入晚全新世,天山等地气候湿润程度增加,绿洲农业中形成了稳定的粟黍-大麦/小麦-畜牧业的稳定的产业结构,人口迅速增长,文化繁荣.在距今4000年以前,欧亚草原带的青铜文化因素对新疆影响最大,来自甘青地区和中亚的文化要素相对较少.此时,新疆诸文化的经济特征以采集狩猎加畜牧为主,文化交流的主流是沿着阿尔泰山的南北向的交流.在距今4000年以后,沿着天山的东西方向的文化交流逐渐成为主流,农业加畜牧业的混合经济在天山山麓的绿洲地带快速发展,人口迅速增加.新疆史前文化的高峰出现在晚全新世,是气候变化的区域差异和文化交流共同作用的结果.     

农作物传播视角下的欧亚大陆史前东西方文化交流

欧亚大陆东西方文化交流的历史是广受关注的科学问题,考古证据显示至少可追溯至青铜时代早期,但具体的时间和路线并不清楚.文化交流过程伴随着农作物的传播与交换,相对于考古遗物,农作物遗存鉴定标准明确且可精确定年,是研究文化交流过程的理想材料.本文总结和对比了欧亚大陆史前遗址的植物大遗存鉴定和直接测年数据,以及人骨碳同位素分析结果,系统梳理了东亚起源的农作物粟黍西传,西亚起源的农作物小麦和大麦东传,及其相互汇聚的时空过程.结合其他考古材料,探讨史前欧亚大陆东西方文化交流的过程.结果显示,约10500a BP起源于西亚地区的小麦和大麦在8000a BP之前传入欧洲和中亚西部,4500~4000a BP传入中亚东部和中国西北地区.粟黍在7700a BP之前驯化于中国北方,4500~4000a BP传入中亚东部,3500a BP后传入西亚和欧洲.约4400a BP在中亚东部的哈萨克斯坦地区出现黍和小麦、大麦同时利用的迹象,可能是东西方文化元素最早汇聚的地区.4500~3500a BP粟黍和麦类作物混合利用的现象主要出现在中亚东部和中国西北地区,其后扩散至欧亚大陆的东西两侧.上述研究暗示跨大陆东西方文化交流可能始于距今5千纪,在青铜时代得到强化,为汉代的丝绸之路的开凿奠定了重要的基础.     

稳定同位素和植物微体化石证据所见山西忻定盆地4000a BP前后的生业经济

为了揭示4000a BP前后地理条件封闭的忻定盆地考古学文化大发展与传统粟黍农业及外来麦类种植和牛羊饲养业的关系,讨论中国北方文明事件所产生的广泛的经济基础,文章以辛章遗址出土的9例人骨和58例动物骨骼为研究对象,运用碳氮稳定同位素分析和人牙结石上植物微体化石分析的研究方法,还原了先民的食物结构和生业经济.结果显示,先民、猪和狗主要以粟黍类食物为生,牛和羊的食物中也包含一定量的粟黍副产品(如秸秆)等.然而,小麦等并没有在该地区被种植.显然,粟黍农业已对外来动物(牛和羊)的饲喂产生明显影响.由此可见,忻定盆地完全采用了以粟黍农业为主兼容诸多外来农业因素的新的农业体系(粟黍农业及猪牛羊饲喂业),进而证实了新的农业体系已成为更广阔区域先民生产和生活的最优选择,这为各地考古学文化的发展甚至文明的最终出现奠定了广泛的物质基础.     

植物大化石和微体化石分析揭示的云贵高原新石器-青铜时代农业发展历程

东亚地区农业起源和史前时代农业发展与传播的过程是学术界关注的热点问题,近20年来取得了很大的进展.云贵高原是连接东南亚的关键地区,但其史前农业发展历程尚不清晰.本文通过对云南省泸水县石岭岗遗址植物大化石和植硅体研究,分析了其青铜时代先民的植物资源利用策略.结合云贵高原已发表的植物考古研究进展,探讨了云贵高原地区新石器-青铜时代农业发展历史.结果显示,距今2500年前石岭岗先民主要种植水稻和粟.云贵高原新石器-青铜时代的农业发展经历了三个阶段:稻作农业发展阶段(距今约4800~3900年),稻、粟混作农业发展阶段(距今约3900~3400年)和稻、粟、麦类混作农业发展阶段(距今约3400~2300年).史前时代欧亚大陆的农业传播推动了云贵高原新石器-青铜时代的农业发展,而云贵高原大河纵横的地貌特征可能导致该地区史前农业生产呈现较大的空间差异,尤其在青铜时代.     

黄土高原地区粟、黍碳同位素特征及其影响因素研究

从植物生理特点和形态适应性的角度分析气候环境对植物有机体稳定性碳同位素组成(?13C)的作用机理,是运用有机体?13C进行古气候定量重建的基础.C4植物粟(Setaria italica)和黍(Panicum miliaceum)是中国北方旱作农业的代表作物,其炭化种子易获取、可鉴定到种,?13C可靠性强,是古气候研究的潜在理想材料.通过采集黄土高原地区不同生境现代栽培粟、黍,分析其?13C与环境要素(包括纬度、海拔、全年和生长期的温度、降水量、水分有效性(P/Ep)、湿度等)的关系,结果显示粟?13C值仅与纬度(光照)具有显著负相关关系(相关系数R=?0.46),光照对粟?13C值的影响占21%,其他气候要素对粟?13C值未产生显著影响,粟?13C值不适用于提取气候因素信息;黍?13C与生长期降水量(Pgp)具有显著正相关关系(R=0.75),Pgp对黍?13C的影响程度达到56%.解析黍作物生理特性和形态调整的作用机制,显示在水分胁迫条件下黍植株对环境的适应性主要是通过气孔因素实现的,因此黍?13C能够较好地记录作物生长过程中降水量状况,在古气候定量重建方面具有一定的应用前景.     

新疆艾里克湖滨绿洲景观空间格局动态变化

以艾里克湖滨绿洲1989年9月的TM,2000年9月的ETM+和2005年9月的CBERS遥感影像为数据源,借助RS和GIS技术,以人机交互方式进行景观分类,生成景观分类图;运用景观生态学原理,通过景观统计软件Fragstats For Arcview对研究区景观格局与土地利用变化过程分析并进行驱动力研究.结果表明,1989-2005年的17年间,主要在人类活动的影响下,艾里克湖滨绿洲在外观特征和空间格局均有显著变化,绿洲面积呈先退缩后扩张趋势,湖泊面积也呈先萎缩甚至干涸后扩大趋势.整体景观异质性、多样性和丰度下降;景观优势度、蔓延度和破碎化程度增加.要实现干旱区绿洲的可持续发展和景观生态功能的良性发挥,必须注重景观格局的优化,从而维护景观生态过程与格局的连续性.     

晚商中国(1250~1046BC)农业制度的优越性研究:来自考古稳定同位素的新证据

研究表明,作为早期中国政治经济文化的中心区域,中原地区的两次农业模式转变,极大地提升了该地区的农业产量和抗灾能力,促进了中原地区的崛起.第一次是在早期复杂社会形成时期(2500~1600BC)率先由单品种农作物制度向多品种农作物制度过渡,第二次是在商代(1600~1046BC)之后逐步地由依赖粟黍向以种植小麦为主的旱作农业模式转变.为此,文章选择商王朝建都和统治核心区域的郑州地区首次发现密集而排列有序的一处商代晚期墓葬群(郑州黄河路109号院墓地)出土的30例人骨和7例殉狗为研究对象,展开考古稳定同位素分析.结果表明,商代晚期郑州地区的绝大多数先民仍以C₄类(粟黍)食物为主,不同时期、性别、年龄和经济地位先民的食物结构差异并不明显,但是C₃类(水稻和小麦)食物增多.此外,文章通过梳理多个遗址的考古稳定同位素和植物浮选结果发现,多品种农作物的种植制度在商代主要存在于都城级别的高规格等级遗址中,推测与其推广难度有关,体现了商代晚期中原地区农业制度的先进性和复杂性,为早期中国(1250~1046BC)农业制度的优越性研究提供了新的科学证据.     

甘肃西山坪遗址生物指标记录的中国最早的农业多样化

通过花粉、农作物种子和植硅石等农业活动生物指标记录研究, 结合高精度AMS14C测年, 重建了甘肃西山坪遗址5250 ~ 4300 cal a BP时段的农作物类型和农业栽培特征. 5100 cal a BP以来农业活动增强, 5070 cal a BP出现中国西北最老的稻作农业遗存. 4600 cal a BP左右针叶林突然消失和栗树扩张是先民选择性砍伐针叶树, 保留并栽培栗树的结果. 西山坪遗址4650~4300 cal a BP期间种植有粟、黍、水稻、小麦、燕麦、青稞、大豆和荞麦等8种粮食作物, 囊括了东、西亚2个农业起源中心的主要作物类型. 不仅证实小麦和燕麦早在4650 cal a BP已传播到中国西北地区, 也揭示了中国最早的农业多样化可能出现在新石器时代的甘肃天水地区.     

玛纳斯河流域50年绿洲扩张及生态环境演变研究

玛纳斯河流域绿洲开发和经济发展是新疆维吾尔自治区的典范, 以不同时相的卫星影像、土地利用图和地形图为数据源, 借助遥感和地理信息系统等先进技术, 恢复了玛纳斯河流域过去50年来6个时期(1949, 1962, 1976, 1989, 1999和2001年)的绿洲分布格局和动态演化过程. 研究表明, 按照绿洲年扩张速率, 该流域的绿洲扩张过程可分为两个阶段: 1949~1976年为绿洲化阶段, 因人口急剧增加, 耕地面积急剧扩大, 绿洲总面积从1949年的156.385 km2扩张到1976年的3639.491 km²; 1976~2001年为城市化阶段, 耕地面积扩张速率减缓, 城市化进程加快, 2001年绿洲总面积为5042.440 km². 随着绿洲耕地面积的持续扩大, 大量河水被引入到灌渠或平原水库中, 使进入尾闾湖泊的河水逐渐减少, 并最终导致尾闾湖泊干涸; 同时不合理的灌溉也造成绿洲内部低洼地带的大量耕地出现盐渍化现象, 部分耕地被撂荒. 分析可知, 过去50年来玛纳斯河流域绿洲扩张及生态环境演变是由高强度的人类活动造成的, 玛纳斯河下游河水断流以及尾闾湖泊干涸对近距离的沼生植被具有重要影响, 而对较远距离的荒漠植被并没有太大影响; 相比而言, 未来玛纳斯河流域的发展必须解决农牧业的结构调整和水资源的合理利用等关键问题, 这样才能抑制绿洲外部的荒漠化进程和内部盐渍化问题, 促进天山北坡绿洲经济带的可持续发展.     

孤立绿洲系统演化的动力学理论研究

假定绿洲和荒漠组成一个与周围环境无物质和能量交换的孤立系统,在能量守恒的条件下分析绿洲的分布和演变特征,结果表明,绿洲的演变会出现多平衡态分布的特征.在初始面积较小时,第一个平衡态表征了绿洲面积增加的解,此时荒漠地表-冠层温差较大,绿洲和荒漠之间存在较强的能量交换,绿洲通过降温增加面积而荒漠升温导致面积减小;第二个平衡态表征了绿洲面积减小的解,荒漠地表-冠层温差较为合适.若迁移后绿洲面积增加,则平衡态不稳定,能量迁移趋向于零,绿洲和荒漠能量各自达到平衡,绿洲面积最终等于初始面积.进一步分析表明,两个平衡态的性质完全不同,在绿洲面积有较大增加的平衡态中,绿洲和荒漠的反照率差异越小、水分差异越大,绿洲和荒漠间的能量交换越强,能量迁移后绿洲面积增加越多,而绿洲面积减小的平衡态则相反,绿洲和荒漠的反照率差异越大、水分差异越小,能量迁移后绿洲越容易维持在初始面积上.初值向平衡点的演化分析表明,荒漠地表温度较高的初值点更容易向绿洲面积增加的平衡态收敛.     

河湟谷地藏族和其他主要民族分布的地理环境特征及其生产方式差异

青藏高原的人群因其对低温、缺氧环境独特的适应性,获得了科学家的广泛关注.但是,相关研究忽视了青藏高原低海拔地区人类的生存环境研究.文章通过地理环境信息提取和方差分析,统计了河湟谷地197个乡镇的藏族和其他主要民族族群的生存环境差异,并探究其与各民族生产方式的关系.统计结果显示,河湟谷地藏族族群生存环境的年均温相对较高.河湟谷地相对温暖的地理环境使得该地区的藏族族群能够从事种植小麦和大麦、饲养牛羊等的生活方式,这与青海省其他高海拔地区藏族族群的生产方式明显不同.同时,由于河湟谷地藏族族群生存的地理环境特征与其他半农半牧族群(回族族群和撒拉族族群)类似,致使其从事类似的生产方式.河湟谷地的农业族群(汉族、土族)选择相对凉爽、湿润的环境促进了农业生产的顺利开展,而生活在河湟谷地内相对温暖、干旱地理环境的半农半牧族群(藏族、回族和撒拉族)必须从事一定程度的牧业活动,以补充农业活动不足带来的食物匮乏.在安多藏区内,各民族族群的生产方式大致与他们的生存环境紧密相关.另一方面,各民族族群相互交流、融合、影响,繁育了多彩的民族文化.本研究进一步证明了在区域尺度下,生存环境差异与生产方式差异有着直接的对应,细化了我们对藏族的人地关系的认识,并进一步开拓以定量方法分析族群分布与地理环境相互关系的研究方向.     

绿洲和戈壁近地面层热量和物质输送特征对比

利用甘肃金塔绿洲和戈壁10 m涡旋相关法的观测资料对比研究温度、湿度和二氧化碳浓度(CO₂)的平流和湍流通量特征.结果表明,在典型绿洲-戈壁复杂下垫面上,热量和物质的平流通量比湍流通量的值大1到2个量级;在绿洲和戈壁,受平流输送影响和下垫面强迫,不同性质标量湍流的水平和垂直通量分布具有不同的特征.     

甘肃临潭陈旗磨沟遗址人牙结石中淀粉粒反映的古人类植物性食物

甘肃临潭齐家文化陈旗磨沟遗址是一处4000a BP的墓葬群,规模较大.由于其独特的埋葬制度及丰富的具有代表性的器物类型而被评为2008年中国十大考古发现.我们从墓葬编号M187和M194中获得了两个成人个体的3颗牙齿,在不破坏牙齿的情况下,采取多种方法对该遗址中古人类牙结石里的淀粉粒进行了提取和鉴定.研究结果表明当时人类植物性食物具有多样化特征.牙结石中包括了来自小麦属小麦(Triticum aestivum)、大麦属大麦(Hordeum vulgare)和青稞(Hordeum vulgare var.nudum)等中的一种或者多种、狗尾草属粟(Setaria italica)、荞麦属荞麦(Fagopyrum esculentum)、豆类及坚果类等植物的淀粉粒.其中麦类植物、荞麦和粟的淀粉粒数量占到了淀粉粒总量的70%,可能为当时人类的主要植食来源;坚果类、豆类植物也是当时人类的主要食物之一.大量麦类植物淀粉粒的出现,为研究麦作农业在中国的传播路线提供了证据,而且从恢复的农作物种类来看,当时农业具有多样性特征.坚果类栎属(Quercus)、疑似银杏(Ginkgo biloba)淀粉粒的出现,说明采集仍是农业的...     

全球农业旱灾脆弱性及其空间分布特征

农业旱灾脆弱性是农业旱灾风险的重要组成部分,量化农业旱灾脆弱性并辨识其空间分布特征,有助于有效预防和减轻旱灾的影响.本文以全球农业种植区为研究区域,以小麦、玉米、水稻、大麦、大豆和高粱等6种作物为农业旱灾承灾体,基于0.5°栅格单元在全球尺度上定量评价了农业旱灾脆弱性,揭示了全球农业旱灾脆弱性的分布特征.结果显示,全球不同等级农业旱灾脆弱性面积比例由低脆弱性到极高脆弱性分别是38.96%、28.41%、25.37%和7.26%,其中,极高和高脆弱性区域面积超过了研究区面积的30%.虽然极高和高脆弱性区域主要分布在干旱区和半干旱区,但仍有近40%的极高和高脆弱性面积分布在湿润区和半湿润区,研究区中85%的人口分布在中等和低脆弱性区域,仅有约15%的人口分布在极高和高脆弱性区域.在农业旱灾脆弱性因子中,作物生长季缺水率和灌溉水平是影响区域农业旱灾脆弱性水平的主要因素,降低区域农业旱灾脆弱性的主要途径是调整作物种植时间和种植结构,提高灌溉水平和能力.     

近期新疆震源机制解与地震活动特征研究

分析了2003-2009年新疆及其周边88次中强震震源机制解及其分布特征,并结合同期地震活动特点与区域应力场进行了讨论.认为:这一期间新疆主要受NNW向水平挤压应力制约,与1990-2002年新疆主压应力P轴NNE向分布有一定差异;中强震震源断层具有多样性,显示出新疆构造运动的复杂性;主压应力P轴仰角的变化与新疆地震活动的强弱交替相关;研究时段内不同强度的地震空间分布具有较明显的层次性特征.     

西辽河地区全新世早中期粟类植物利用

中国北方被认为是以粟(Setaria italica)和黍(Panicum miliaceum)为主的旱作农业起源地,但对粟和黍驯化过程尚不完全清楚.已有的研究提出一个"假说",即人类将青狗尾草(S.viridis)驯化到粟是一个漫长过程,但需要更多的工作进行证明.西辽河地区是粟作农业起源的重要区域,本文对该研究区内小河西文化(早于8.5ka BP)、兴隆洼文化(8.2~7.4ka BP)、赵宝沟文化(7.0~6.4ka BP)和红山文化(6.5~5.0ka BP)8个遗址出土的12件磨盘和磨棒表层残留物古代淀粉粒进行了提取和分析,发现从小河西文化、兴隆洼文化、赵宝沟文化到红山文化具有野生性质的粟类淀粉粒所占比例从13.0%下降到3.4%;而粒径在16.8?m以上驯化粟淀粉粒比例从55.0%增加到62.1%.研究表明,小河西文化时期粟类植物驯化已开始;西辽河地区全新世早期、中期粟类植物的野生及驯化特征的变化规律,反映了粟类植物驯化的过程非常漫长.     

中国近期土地利用变化的空间格局分析

在全球环境变化研究中, 土地利用和土地覆被动态越来越被认为是一个关键而迫切的研究课题. 依据覆盖中国1990年代末期5 a时间间隔的陆地卫星数据资料, 研究了土地利用变化的特征和空间分布规律. 依据土地利用动态度的概念, 在1 km格网土地利用变化数据基础上, 根据区域近期土地利用动态特点与社会、自然环境综合特 征, 设计了全国土地利用动态区划图, 揭示了土地利用变化过程的空间格局. 总体上, 传统农作区(包括黄淮海平原、长江三角洲地区和四川盆地等)城镇居民建设用地的扩张侵占了大面积的耕地, 而北方农牧交错带与西北绿洲农业区由于生产条件、经济利益和气候变化等方面的原因, 耕地开垦现象最为突出. 国家退耕还林还草政策的实施效果在局部地区有所体现, 但截至2000年, 尚未对土地覆被变化产生区域性的影响, 此5 a期间森林砍伐现象依然比较严峻. 本项研究, 实现了中国现代土地利用动态区域单元的划分, 揭示了中国现代土地利用变化的时间-空间属性并为其特征分析提供了区域格局框架. 该项研究是地理科学对研究对象的“空间格局”与“时间过程”特征进行集成研究, 揭示研究对象“变化过程的格局”, 以及“格局的变化过程”的一次有益的尝试.     

从福建南山遗址水稻植硅体遗存看水稻在东南地区的利用历史

水稻南传一直备受学术界的关注,既有研究已确立其大致的年代框架,但作为新传入的物种,水稻在当地的被利用状况、对当地生计模式甚至生态系统的影响还不甚清楚.本文通过对福建南山遗址4号洞连续堆积中的植硅体进行分析,并结合周边遗址已有的研究成果,对此问题进行了探讨.我们发现,虽然7,500cal. a BP有早期水稻的传入和利用,但东南地区依然保持着渔猎-采集的生计模式; 5,000～3,500cal.a BP期间,水稻连同粟、黍一起被广泛利用,表明该地区已开始普遍接受很可能源自长江中游地区的混作农业,并经过2000多年的适应逐渐走向成熟.粟稻混作农业改变了该地区原有的渔猎-采集生业,推动了当地农业化进程,并带动了区域文化的繁荣和人口的增长,为他们走向东南亚乃至更远的岛屿东南亚奠定了基础.     

建国以来中国山洪灾害时空演变格局及驱动因素分析

本文揭示了建国以来中国山洪灾害时空演变格局,探测了影响历史山洪灾害空间分布的驱动因子.采用6万多个山洪灾害历史记录数据,利用重心对比方法,从重心地理位置、聚集程度、移动趋势3个方面揭示了1951～2015年中国山洪灾害时空演变特征,初步分析了降雨、人口与山洪灾害之间时空演变的关系.进一步选取2000～2015年间相关数据,基于自然流域单元,构建了降雨、人类活动、地表环境相关因子,利用地理探测器分析方法,探测影响历史山洪灾害空间分布的驱动因子.分析结果表明,建国以来,中国历史山洪灾害空间分布转移与降雨和人口分布的变化趋势呈现出明显的相关性; 2000～2015年间山洪灾害空间分布呈现出区域分异特征,降雨因子的驱动大于人类活动因子和地表环境因子,地表环境和人类活动在成灾环境中具有交互作用.研究结果揭示了山洪灾害驱动因子具有明显的时空异质性,中国山洪高风险区包括川渝生态区、华南生态区、云贵高原和长江中下游地区;低风险度区包括西北干旱区、青藏高原、内蒙古高原和东北生态区.研究结果有助于科学理解山洪成灾环境、山洪灾害风险度分区,也为进一步做好治灾防灾工作提供了科学依据.     

青龙泉遗址人和猪骨的C,N稳定同位素分析

尽管中国有关稻粟混作的研究已有不少报道,但混作区内稻粟农业在先民生产生活中的地位以及在家畜饲养中的作用,其发展与文化演进和传播、古环境变化间的内在联系等关键问题,依然未能很好地解决.为此,本文对位于稻粟混作区内的湖北郧县青龙泉遗址出土的人和猪骨（3000～2600 BC屈家岭文化期和2600～2200 BC石家河文化期）进行了C,N稳定同位素分析,试图在揭示他们食物结构的基础上,探讨稻粟农业在先民和猪食物结构中的地位及其演变过程,并对稻粟的种植与文化交流以及古环境间的相互关系进行初步探索.先民的δ13C值位于-16.7‰～-12.4‰之间,平均值为-14.6‰±1.3‰（n=24）,这表明先民的食物中兼具C3和C4类食物.由于遗址中同时发现了稻（C3类植物）粟（C4类植物）遗存,据此我们认为,稻粟农业均对先民的食物有所贡献,且粟作农业在先民的生活方式中占次要地位.先民的δ15N均值为9.0‰±1.2‰（n=24）,表明动物类蛋白在先民的食物中占有相当的比例,但其较大的分布范围（6.6‰～10.8‰）则表明,先民的肉食来源存在相当大的差异.猪的δ13C均值（-14.3‰±2.5‰,n=13）与先民类似,而δ15N均值（7.7‰±0.6‰,n=13）稍逊于先民,表明猪的食物来源与人相近,其食物中可能含有较多的人类食物残余.对先民和猪的δ13C值和δ15N值的相关性分析结果显示皆不具有相关性,暗示先民和猪的食物来源中含有较多的植物类食物,这很可能与当时较为发达的稻粟混作农业密切相关.通过不同文化期内先民和猪食物结构的对比分析,发现粟类食物在石家河文化期人和猪食物中所占比例皆上升10%左右,反映了粟作农业明显加强,而这种变化与古环境变迁以及南北文化间的交流密切相关.当气候温暖、降水增加、屈家岭文化北进之时,稻作盛行;而在气候变冷、降水减少、北方文化南传之际,粟作加强.