云南剑川地区象鼻洞遗址孢粉组合和古环境

张继效+王伟铭+高峰

摘要：为了解云南剑川旧石器时代中晚期植被和气候变化特点以及当地环境与人类活动的关系，选取象鼻洞遗址各地层的13个土样进行孢粉分析。结果表明：该遗址堆积时期孢粉植物群以亚热带和温带成分为主，类型相对丰富，呈温暖期气候特征，但气候存在小的波动，呈现出早期温暖湿润、中期短暂干旱、晚期又逐渐暖湿的特点；木本植物花粉在孢粉总量中占绝对优势，说明当时人类活动对自然环境的影响不明显；可作为食物来源的植物很少，因此，当时居住在象鼻洞的人类主要食物应来源于捕捞或狩猎；对照邻近地区已有的研究成果，推测该遗址气候变化与季风活动有关。

关键词：孢粉组合；古环境；气候变化；人类活动；旧石器时代；象鼻洞遗址；云南

中图分类号：Q913.84；P532文献标志码：A

0引言

人类历史进程与自然环境的变化密不可分，对于早期人类来说尤其如此。然而，人类有文字记载的历史不过几千年，有确切环境记载的历史更短，因此，要想得知早期人类所处的自然环境，就必须借助现代科技方法。而孢粉分析正是重建古环境、古气候的一种重要手段[17]，在国外许多遗址已得到运用[811]。中国近年来对考古遗址的孢粉分析也有很多，例如王文娟等通过分析粪化石中的孢粉组合和真菌孢子类型推断出灵井许昌人遗址的古环境信息[12]，姚轶锋等对集宁路城遗址的孢粉研究揭示了人类活动干扰前后遗址周围的环境变化[13]，陈全家等对桦甸仙人洞旧石器遗址的动物化石和孢粉进行研究，揭示了东北地区晚更新世人类的生存行为和演化特征[14]，杨士雄等则以孢粉分析等手段展示了人类农业活动对天然植被的改变[15]。

云南地区考古遗址的孢粉研究相对薄弱。现有的地层孢粉资料主要来源于湖泊等自然剖面[1619]，难以完全反映古人类的生存环境（特别是居住区的环境）。象鼻洞遗址是云南近年来发现的一个重要古人类遗址，出土物丰富，沉积较厚，表明该遗址曾有较长时期的人类活动。笔者将以该遗址为研究对象，以孢粉分析为基础，结合前人研究成果，探讨当地古环境和气候演变历程，分析环境变化和人类活动的关系，以期弥补云南地区相关研究的不足。

1研究区概况

云南省剑川县地处横断山区，地貌类型复杂，海拔高低悬殊（超过2 300 m），自然景观多样；气候带上属北亚热带[20]，主要受西南季风影响，具有雨热同季、干湿分明的气候特征，年平均气温12.3 ℃，最冷的1月平均气温4.5 ℃，最热的7月平均气温18.5 ℃，正常年份年降雨量724.4 mm，无霜期151 d，日照2 218.15 h。根据横断山区综合自然区划纲要，该地处于中亚热带常绿阔叶林、云南松林地带中的滇西高山中山峡谷自然区[21]，具有高山、中山与峡谷相间的地形组合特点。地带植被和土壤依气候、地势而变，其典型植被为亚高山针叶林。该自然区常见树种有高山栲、曼青冈、云南松、华山松、铁杉、云杉、冷杉等，林下有多种杜鹃、马樱花和箭竹，地面有多种蕨类植物[22]。剑川县整体森林覆盖率接近70%。

象鼻洞规模较小，主洞口距洞内最远处仅20～30 m，其他方向以及洞口顶部亦有不同大小的开口，且遗址处于山坡台地，无河流侵入，其沉积环境决定了地层孢粉主要来自附近植被，因此，该遗址适合用于古环境的重建。

2材料与方法

孢粉样品取自象鼻洞内西部探沟的东壁和西壁（原09TG4、08T3）。该探沟呈东北朝西南走向，倾向240°，长2 m，宽1 m，西部位置堆积相对较厚，从顶部到底部深57 cm，东部深约45 cm。2013年，重新清理该探沟，向东北扩30 cm，在新鲜地层中采样。剖面走向和层序如图2。

第①层为灰黄色粉砂，结构致密，土质坚硬。胶结较为严重，土内夹杂有大量粒径低于3 cm的石灰岩碎屑。该层含少量动物化石碎片，厚4～8 cm。

第②层为褐色粉砂，结构较致密，质硬。弱钙质胶结，土内夹杂有大量粒径低于3 cm的石灰岩碎屑。该层厚0～14 cm。

第③层为浅褐色粉砂，结构较疏松，质硬。该层为弱钙质胶结，土内夹杂有大量粒径低于3 cm的石灰岩碎屑；该层含少量动物化石碎片及零星石灰岩石制品，厚0～18 cm。

第④层为灰褐色粉砂，结构较疏松，土质较硬。该层为弱钙质胶结，土内夹杂有大量粒径低于3 cm的石灰岩碎屑和粒径1～30 mm分布不均的钟乳石风化颗粒。该层含少量动物化石碎片，厚0～23 cm。

第⑤层为黄褐色粉砂，结构较疏松，土质较硬。该层为弱钙质胶结，土内夹杂有大量粒径低于3 cm的石灰岩碎屑，亦含少量大块角砾。该层含少量动物化石，零星石灰岩制品，厚0～15 cm。

第⑥层为浅黄色粗砂至浅红褐色粉砂，结构致密至较疏松，土质较硬。该层为弱钙质胶结，土内夹杂有大量粒径低于3 cm的石灰岩碎屑，亦含少量大块角砾。该层含少量动物化石以及零星炭屑、螺壳等，厚0～25 cm。

第⑦层为灰褐色粉砂，结构较疏松，土质较硬。该层为弱钙质胶结，土内夹杂有大量粒径低于3 cm的石灰岩碎屑，亦含少量大块角砾。该层未发现文化遗物，可视厚度为0～25 cm，未见底。

取样层为第②～⑦层（最上层表土未取样），共取13个样品。1、2号样品取自西壁第②层，3、4号样品取自西壁第③层，5、6号样品取自东壁第④层，7～9号样品取自东壁第⑤层，10～12号样品取自东壁第⑦层，13号样品取自西壁第⑥层。

孢粉提取采用常规的氢氟酸处理法[2324]。每个样品称量15 g，各加现代石松孢子片1片（含石松孢子27 637粒，用以对照统计孢粉浓度）。分析鉴定过程均在中国科学院南京地质古生物研究所进行，在普通光学显微镜Olympus CX21下统计孢粉类型及数量。孢粉浓度（c）计算公式为c=n0n1/（n2m）式中：n0为石松孢子总数；n1为样品中统计到的除石松外孢粉总数；n2为样品中统计到的石松孢子数；m为样品质量。

3孢粉分析

13个样品鉴定统计孢粉共计1 616粒，孢粉浓度除1号样品很低（70 粒·g-1）外，其余样品均在180 粒·g-1以上，最高可达462 粒·g-1 （7号样品）。1号样品鉴定到的孢粉数量和种类极少，经再次取样处理，其孢粉浓度仍低，说明其岩性不适于孢粉保存，因此，本文未进行各类型孢粉粒数比例运算。本文提及含量均指样品中某科属孢粉的粒数占该样品总孢粉粒数的比例。

3.1孢粉分类

已鉴定的孢粉分属51个科属。木本（含乔木、灌木）植物花粉含量为61.8%～88.1%（平均80.9%），有33个类型：裸子植物松属Pinus、杉科Taxodiaceae，被子植物紫树属Nyssa、水青冈属Fagus、常绿栎属（含青冈属Cyclobalanopsis）、栗属Castanea、桦木属Betula、鹅耳枥属Carpinus、榛属Corylus、桤木属Alnus、枫杨属Pterocarya、胡桃属Juglans、化香树属Platycarya、榆属Ulmus、桑科Moraceae、构属Broussonetia、芸香科Rutaceae、桃金娘科Myrtaceae、木犀科Oleaceae、梣属Fraxinus、枫香属Liquidambar、漆树属Rhus、黄连木属Pistacia、杜鹃花科Ericaceae、槭树科Aceraceae、楝科Meliaceae、含羞草亚科Mimosoideae、昆栏树属Trochodendron、柳属Salix、蔷薇科Rosaceae、椴树属Tilia、夹竹桃科Apocynaceae和大戟科Euphorbiaceae。草本被子植物花粉含量为6.8%～31.4%（平均14.1%），有13个类型：毛茛科Ranunculaceae、藜科Chenopodiaceae、禾本科Poaceae、百合科Liliaceae、罂粟科Papaveraceae、石竹科Caryophyllaceae、旋花科Convolvulaceae、锦葵科Malvaceae、柳叶菜科Onagraceae、唇形科Labiatae、爵床科Acantaceae、荨麻科Urticaceae和鸭跖草属Commelina。藤本植物飞蛾藤属Porana花粉含量为0%～3.7%（平均0.8%）。蕨类植物孢子含量为0.8%～17.3%（平均5.1%），有4个类型：水龙骨科Polypodiaceae、金星蕨科Thelypteridaceae以及待定科属的单缝孢Monolete spore和三缝孢Trilete spore。

3.2孢粉组合带

根据主要孢粉科属出现、分布和含量变化，绘制孢粉图式（图3），可将象鼻洞遗址剖面自下而上划分为4个主要孢粉组合带。

（1）紫树属（Nyssa）松属（Pinus）组合带：产自遗址最底层，含10～12号样品，孢粉浓度平均为217 粒·g-1。本组合带以紫树属（含量为24.6%～30.5%）和松属（11.5%～19.5%）占优势为特征。木本被子植物桑科（含量为8.5%～12.3%）、水青冈属（2.9%～8.8%）、榆属（2.5%～7.0%）、枫杨属（1.0%～7.6%）和芸香科（0.8%～6.1%）以及草本被子植物毛茛科（3.4%～3.8%）和藜科（0.9%～1.9%）连续出现；而木本被子植物青冈属（0%～5.1%）、栗属（0%～1.8%）、榛属（0%～1.9%）、胡桃属（0%～0.9%）、枫香属（0%～1.7%）、木犀科（0%～1.0%）、梣属（0%～0.9%）、蔷薇科（0%～1.0%）、含羞草亚科（0%～1.0%）、槭树科（0%～0.9%）、漆树属（0%～0.8%），草本被子植物罂粟科（0%～4.8%）、禾本科（0%～1.9%）、石竹科（0%～1.9%）、百合科（0%～0.9%）、锦葵科（0%～0.9%）和柳叶菜科（0%～0.8%），藤本植物飞蛾藤属（0%～0.8%）以及裸子植物杉科（0%～3.4%）等不连续分布或零星出现。蕨类植物主要有水龙骨科（含量为2.5%～9.6%）、金星蕨科（0%～1.9%）、三缝孢（0.8%～2.9%）和单缝孢（0%～2.9%）。

本地层未发现石器、动物化石等，推测当时象鼻洞没有或少有人类活动。本组合带样品中松科花粉含量介于11.5%～19.5%之间，但考虑到松属为超显示花粉，其产量高，扩散性强，因此，实际植株数量应较少，并不能确切地反映气候状况[25]，下述3个主要孢粉组合带同理。紫树现主要分布于长江以南各省区，常生于海拔300～1 700 m的山谷或溪边潮湿混交林中，为亚热带树种[26]。结合桑科、榆属、枫杨属、毛茛科、藜科等常见温带类型，可推测象鼻洞当时处在较为温暖湿润的气候条件下。

（2）紫树属（Nyssa）梣属（Fraxinus）藜科（Chenopodiaceae）组合带：产自遗址第⑥层，含13号样品。孢粉浓度平均为244粒·g-1。本组合带紫树属含量（13.7%）和松属含量（4.9%）较紫树属（Nyssa）松属（Pinus）组合带有所降低，而梣属含量（10.8%）和藜科含量（20.6%）明显增加，并在本组合带中达到峰值。其他类型有木本被子植物桑科（含量为8.8%）、榆属（5.9%）、水青冈属（3.9%）、青冈属（3.9%）、枫杨属（2.9%）、木犀科（1.0%）、枫香属（1.0%）、杜鹃花科（1.0%）、桤木属（1.0%）、含羞草亚科（1.0%）、昆栏树属（1.0%）和柳属（1.0%），草本被子植物禾本科（5.9%）、罂粟科（2.9%）和毛茛科（2.0%），藤本植物飞蛾藤属（1.0%）以及蕨类植物水龙骨科（2.9%）、金星蕨科（2.0%）和单缝孢（1.0%）。

本组合带主要特征为藜科花粉含量大幅上升，高达20.6%，木本植物花粉含量相应下降，由紫树属（Nyssa）松属（Pinus）组合带的80.8%降至本组合带的61.8%。此外，梣属、桑科、榆属树种多分布于暖温带，其花粉含量较高。藜科植物多生活在荒漠及盐碱土地区，往往呈现旱生的适应现象，因此，虽然该组合带仍然较为温暖，但降水显著减少，气候转为偏干期。该地层样品中含少量动物化石、零星炭屑、螺壳等，表明当时已经有人类活动。

（3）紫树属（Nyssa）水青冈属（Fagus）组合带：产自遗址第⑤层，含7～9号样品。孢粉浓度平均为377粒·g-1，该土层为整个剖面中含量最高的部分。本组合带紫树属（含量为26.2%～36.8%）和水青冈属（18.1%～29.5%）最为突出，梣属含量（0%～4.9%）和藜科含量（0%～2.6%）有所降低，且不再连续出现。其他类型有木本被子植物青冈属（含量为3.4%～4.4%）、芸香科（2.7%～9.6%）、枫杨属（1.6%～3.5%）、桃金娘科（0%～3.8%）、榆属（0%～2.7%）、枫香属（0%～2.0%）、木犀科（0%～1.8%）、漆树属（0%～1.1%）、黄连木属（0%～0.9%）、昆栏树属（0%～0.7%）、爵床科（0%～0.7%）、桑科（0%～0.7%）、榛属（0%～0.5%）、槭树科（0%～0.5%）、桤木属（0%～0.5%）和蔷薇科（0%～0.5%），裸子植物松属（3.3%～8.8%）和杉科（0.9%～2.7%），草本被子植物毛茛科（6.0%～6.1%）、百合科（0.9%～2.7%）、禾本科（0%～2.0%）、石竹科（0%～1.8%）、旋花科（0%～0.7%）和唇形科（0%～0.7%），藤本植物飞蛾藤属（0%～2.2%），蕨类植物水龙骨科（0.9%～4.0%）、金星蕨科（0%～2.7%）、三缝孢（0%～2.0%）和单缝孢（0%～1.1%）。

紫树属（Nyssa）梣属（Fraxinus）藜科（Chenopodiaceae）组合带中占优势的藜科花粉在本组合带中大量减少，而水青冈属花粉在本组合带中大量增加。现生水青冈属树种多分布于北半球温带及亚热带高山，多生于山地的北坡、阴坡较湿润地方，喜砂质壤土，为落叶阔叶林或常绿落叶阔叶混交林的上层树种[27]，因此，紫树属和水青冈属反映本组合带为温暖偏湿气候。

（4）青冈属（Cyclobalanopsis）紫树属（Nyssa）组合带：包括遗址的第②～④层，含2～6号样品。孢粉浓度平均为244粒·g-1。本组合带与紫树属（Nyssa）水青冈属（Fagus）组合带有较多相似处，只是青冈属含量（10.5%～15.3%）明显增加，榛属（含量为0%～12.1%）和桑科（0%～10.5%）主要在2号样品中分布较多。其他植物有裸子植物松属（含量为0%～15.9%）和杉科（0%～3.0%），木本被子植物紫树属（12.1%～28.5%）、水青冈属（8.1%～27.8%）、芸香科（1.3%～6.0%）、枫杨属（0%～5.6%）、梣属（0%～3.1%）、漆树属（0%～3.0%）、桃金娘科（0%～2.8%）、鹅耳枥属（0%～2.6%）、化香树属（0%～2.4%）、榆属（0%～2.4%）、木犀科（0%～1.6%）、槭树科（0%～1.6%）、构属（0%～1.5%）、杜鹃花科（0%～1.4%）、楝科（0%～1.4%）、椴树属（0%～1.3%）、桤木属（0%～0.8%）、桦木属（0%～0.8%）、枫香属（0%～0.6%）、柳属（0%～0.6%）、夹竹桃科（0%～0.6%）和大戟科（0%～1.4%），草本被子植物毛茛科（2.8%～9.3%）、禾本科（0%～4.8%）、石竹科（0%～4.2%）、百合科（0%～4.0%）、罂粟科（0%～4.0%）、藜科（0%～1.3%）、鸭跖草属（0%～0.6%）和荨麻科（0%～0.6%）以及藤本植物飞蛾藤属（0%～3.7%），蕨类植物水龙骨科（0%～4.0%）、金星蕨科（0%～2.8%）和三缝孢（0%～1.3%）。

本组合带主要变化为青冈属花粉大量增加。青冈属树种现主要分布在亚洲热带、亚热带，在中国分布于秦岭、淮河流域以南各省区，为组成常绿阔叶林的主要树种之一[27]。青冈属花粉的增加表明气候进一步向暖湿方向发展。

4讨论

云南剑川象鼻洞遗址孢粉类型以亚热带和温带成分为主，植物类型相对丰富，整体情况呈温暖期气候特征。各地层孢粉浓度有一定变化，介于180～462 粒·g-1之间，这种波动可能是由沉积物成分的细微变化引起，因此难以确定是否与气候相关。但孢粉含量却与气候变化相对应，在不同沉积层自下而上呈现一定的波动规律：第⑦层气候相对凉爽，第⑥层偏干，第⑤层开始转暖变湿，而第④层到第②层则最温暖湿润。与现代气候分区相对照，孢粉记录所反映的气候可能更加温暖，尤其是在剖面的第④层到第②层。此外，研究区现在有较多的山地垂直带植被（如铁杉林、云南松林、华山松林和针叶落叶阔叶常绿阔叶混交林），而化石记录的植物垂直带变化不明显。

木本植物花粉在象鼻洞遗址中占主导地位，大部分沉积层含量高于80%，且以竞争性较强的原生树种占主导（如椴树、槭树、青冈、水青冈、榆树等），而与人类活动密切相关的草本被子植物和蕨类植物孢粉没有或较少出现（如禾本科、茄科、车前科、荨麻科、旋花科、伞形科、葫芦科、豆科、大麻科、十字花科、蔷薇科等[28]）。如果人类对原始植被的破坏较大，那么上述植物是应当出现的，因此，当时人类对自然环境的影响还极其微弱，象鼻洞周围仍以天然植被为主，气候和植被变动的主要驱动力为自然因素。

在旧石器时代，人类过着极为原始的生活，基本食物来源是狩猎、捕劳和采摘。蔷薇科、桑科、胡桃科、栎属、榆属、禾本科、豆科等可以为人类提供大量的植物性食物[29]。但从象鼻洞遗址的孢粉类型来看，以上科属含量都极少，缺乏可充当食物的植物。象鼻洞周围森林繁盛，且河流、湖泊发育，通过狩猎、捕捞等方式获取动物性食物相对容易，因此，当时居住在象鼻洞的人类主要食物应来源于捕捞或狩猎。另外，从出土物来看，生物化石主要是动物骨骼、螺壳等，而果壳和种子等植物遗存极少，也表明当时人类主要食物以动物性食物为主。

在全球气候变化的影响下，云南第四纪时期气候由原来受古季风带控制转化为受东南季风和西南季风共同影响与控制，出现了多次冰期与间冰期气候变化[3031]。在横断山区与青藏高原相邻地区，这种变化就更为明显。比如位于剑川县以南的云南大理点苍山地区自118～122 ka的湿热气候以来，经历了7次明显的冷暖波动[32]。再以毗邻剑川县东部的鹤庆盆地为例，近150 ka以来的古气候多次发生变动[3336]，主要呈现冷湿和暖干交替的特征。由此推测，象鼻洞遗址气候变化也可能与季风变化相关。而季风的波动除受到全球性气候变化影响外，还可能与地质构造运动相关联[37]。这一推测有待下一步研究确认。

5结语

（1）云南剑川象鼻洞遗址孢粉类型以木本植物为主，草本被子植物和蕨类植物孢粉含量较低，表明当时以森林为主的自然环境。

（2）该遗址植物种类以亚热带和温带成分为主，类型相对丰富，整体情况呈温暖期气候特征，与现代气候相当或更加温暖。

（3）藜科花粉的变化反映出象鼻洞遗址曾有一段时期处于偏干的气候下，这种异常可能与季风波动相关。

（4）与人类活动密切相关的草本被子植物和蕨类植物孢粉没有或较少出现。这表明当时人类对自然环境的影响还极其微弱，象鼻洞周围仍以天然植被为主。同时，由于植物性食物不丰富，居住在象鼻洞的人类主要食物应来源于捕捞或狩猎。

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