冷暖兴衰一抔土|谈土不凡

导  读

土壤是自然变化和人类活动的记录者。解读土壤历史，可为理解未来变化提供线索。黄土沉积被发现记录了两千多万年来的自然气候旋回，而数千年来人类活动的踪迹同样也记录在土壤之中。中国地质大学吴克宁教授带您为土壤看“手相”。

文/吴克宁 查理思 

责任编辑：王俊雅 王安琪

来源：土壤时空公号（2018年7月9日）

进入21世纪，人地关系日趋紧张，人类对于环境资源的开发利用造成的局部性环境问题、区域性问题、全球性问题接踵而至。众多环境问题严重威胁着人类的生存，制约着社会、经济的可持续发展，引起人们对未来生存环境的广泛关注。因此，深入探索不同时间尺度的气候环境，解释环境和人地关系变化的原因，识别环境的自然演变过程与人类活动的影响机制，准确评价环境变化的影响，预测下个世纪以及更远的将来的环境状况，已经成为地学界当前的主要任务，是生态环境维持运行、人类社会得以生存和发展的保证。而土壤作为环境变化以及人地关系的关键带，详细记录并保存了环境和人类活动信息。尤其在古人类遗址土壤研究中，通过分析土壤理化性质以及包含物特征，可还原古环境和古人类活动类型以及强度。

仰韶文化博物馆

仰韶文化

仰韶村遗址是中国黄河流域新石器时代遗址，也是仰韶文化命名地。1921年10月瑞典地质学者安特生同中国地质学家袁复礼等进行了首次考古调查和挖掘，获得了大量的文物资料，从而证实此处为新石器时代文化遗存。在发掘期间，袁复礼测量绘制出仰韶村遗址地形图，这是中国考古学史上是最早地形图作品。遗址经历过一系列的学术活动，在中国近代考古学上具有特殊的历史意义。

安特生和袁复礼

袁复礼绘制仰韶村遗址地形图和第一次挖掘点

看点一：看土知气候

现代检测技术已能较好地从遗址土壤中提取古气候信息，并以此预测气候变化趋势。目前，国际上多根据遗址土壤的磁化率、粒度、色度、地球化学以及孢粉和植硅体特征等了解古气候演变。 在我国，磁化率和粒度是运用得最多也最为成熟的技术方法。根据对洛川、西峰、宝鸡、吉县等地区剖面所做的土壤磁化率研究，可知在我国黄土地区，干冷气候期形成的黄土磁化率值低，温暖气候期形成的遗址土壤磁化率值高。同时，土壤粒度也是记录东亚冬季风、夏季风演化历史的良好替代指标。一般来说，粗颗粒含量越多，则冬季风越强，气候干冷；反之，夏季风则越强，气候湿热。从土壤发生学角度，可还原成壤过程与气候变化之间的关系，构建如土壤厚度增加以及土壤矿物的形成与气候之间的模型。根据不同气候条件下成壤速率、土壤理化性质以及功能与时间的响应关系，可以反向推导气候变化，进而探究其规律并预测未来气候。我们在仰韶村遗址，选取典型的文化剖面，通过上述土壤实验手段，获取土壤特征，从而还原全新世以来该遗址的气候。

仰韶晚期和中原龙山早期文化层 

文化剖面

遗物遗迹 (a、b.陶片 c.石器 d.动物骨头和牙齿)

灰坑

看点二：看土知生活

从遗址土壤中提取的信息，可推断古人类活动，如用火、耕作情况。土壤微形态、磁化率、地球化学元素以及孢粉和植硅体特征能有效记录古人类活动。史前人类对火有着很强的依赖，生活中很多活动都需要用火，因此灰烬、灰堆或火塘是研究史前人类生活方式、社会结构与文化的重要依据。然而，受到埋藏环境的影响，这些用火遗存常常被破坏，无法识别它们的所在位置、分布范围以及与其他遗物的关系。此时，可结合土壤磁化率的方法。研究发现，火烧及其他人类活动产生的大量细颗粒磁性矿物，会导致土壤磁化率值高。 此外，磷元素被广泛用来反映人类活动。研究发现，文明起源时期的人类活动对遗址土壤化学性质产生了明显的影响，土壤中有机碳、全氮和有机磷质量分数明显增加。 此外，土壤微形态也是重要的分析方法。土壤是由矿物质和有机物共同构成的，它的成分及分布状态受到物理、化学作用、生物因素及人类活动的干扰，可发生不同程度改变。因此，土壤堆积物中可能会存留人类活动的证据，以很复杂和曲折的方式被记录下来。尽管某些动物粪便、植硅石、灰烬，甚至动物碎骨或矿物颗粒等很难通过肉眼识别，但借助显微镜，我们可以比较清晰地观察、检验微观视野中的堆积和遗存，从而对遗址的形成与变化过程进行判断。准确地揭示遗址上曾经发生的不同时期、不同尺度、不同类型的人类活动和对土地的利用方式或改造，比如用火、活动面的踩踏、清理、建筑、栽培作物、圈养家畜等。我们在仰韶村，详细清晰了解不同古人类活动对土壤的影响结果，例如微形态，并结合土壤发生学理论，发现古人类居住、用火、制陶等活动基本阻碍了土壤发育，而墓葬促进了土壤发育。

古人类不同活动遗迹(a.饮食b.瓮棺c.地基d.陶窑)

陶窑区微形态

仰韶村遗址主要农作物植硅体类型  

看点三：看土知文化

土壤学家通过研究遗址土壤，既解译古气候，又提取古人类活动信息，从而定量分析两者间的关系。 过去全球变化（PAGES）是 IGBP 的核心计划，其主要任务是为过去全球的气候和环境变化提供定量化的解释。而 PAGES 下一阶段研究焦点是评价气候变化和人类文明演变的关系。有关人类起源及其文明演变不仅是考古学家所专注的问题，也越来越吸引到其他学科专家的关注。此外，土壤具有人类文明信息记忆块和考古文物储存库的功能，土壤的文化遗产功能价值一直是土壤学家关注的对象之一。随着研究方法和科技手段的不断进步，学科融合和技术运用的可行性越来越大。土壤学家通过对遗址土壤研究，既解译古气候，又提取古人类活动信息，能为分析两者间关系提供定量化科学依据，也为土壤遗产功能评价提供了定量化数据基础。目前国内主要研究方法为通过解译遗址土壤的理化性质及孢粉特征。如通过对湖北屈家岭遗址土壤中的孢粉分析，发现距今 5400 年 ~ 4200 年间，遗址周边分布有常绿阔叶和落叶阔叶林，暖湿条件为屈家岭文化和石家河文化发展奠定了基础。距今 4200 年 ~ 2200 年间，莎草科和水蕨类孢粉的减少反映环境干旱化，导致文化走向衰落。俄罗斯专家在奥卡河和莫斯科河流域挖掘了一系列土壤剖面，发现剖面中存在多个不连续的冲积层，在测年的基础上，可得出河水泛滥的时间和强度。此外，发现一些剖面中存在文化层，涵盖青铜时期、中世纪时期，在孢粉分析的基础上，可得出人类活动对原始自然植物的影响。特别是在建立年代序列的基础上，对于非人类活动干扰的土壤剖面，通过孢粉分析以及冲积层的定时定位，得出气候变化时间表。

仰韶村遗址主要孢粉类型

与此同时，对含有文化层和文化遗址区内土壤剖面，根据孢粉结果以及有机质等土壤理化性质，得出古人类活动影响程度。最终根据不同土壤剖面解读出来的流水、气候和古人类因素，综合还原该流域全新世以来文化演变过程。我们在仰韶村，不仅还原出全新世以来文化演变过程，同时基于遗址保护规划和土壤特征，对土壤文化遗产功能进行半定量化评价。

仰韶村遗址保护规划图

仰韶村遗址土壤文化遗产功能评价等级图

从以上成果可以看出，遗址土壤在古环境研究中的作用日益突出，这在一定程度上也促进了对遗址土壤的深入调查和探索。希望我们还能从土壤深挖出更多被尘封多年的故事。

看，这里有故事 

挖，挖出故事

欲知详情，可参阅以下论文：

吴克宁,王文静,查理思,等. 文化遗址区古土壤特性及古环境研究进展.土壤学报, 2014(6):1169-1182.

冯力威,吴克宁,查理思,等. 仰韶文化遗址区古土壤颜色特征及其气候意义.生态环境学报, 2015(5):892-897.

姜钰,吴克宁,査理思,等. 土壤微形态分析在考古应用方面的研究进展.土壤通报,2016(4):1007-1015.

查理思,吴克宁,梁思源. 土壤文化历史档案记录功能评价研究 ——以河南仰韶村文化遗址为例.土壤学报,2018(4).

查理思,吴克宁,冯力威,等.古人类活动对土壤发育的影响——以河南仰韶村遗址为例.土壤学报,2016, 53(4):850-859.

查理思,吴克宁,梁思源,等.河南仰韶村文化遗址土壤指示特征研究.土壤学报,2017,54(1):23-35.

查理思,吴克宁,冯力威,等.单个遗址区古土地利用范围预测模型的构建——以河南仰韶村遗址为例.土壤通报,2016, 47(5):1065-1069.

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