齐家文化时期(4 200～3 600 cal.a BP)青藏高原高庙盆地植被重建及与现今对比

侯光良，李生梅，魏海成，侯小青

(1.青海师范大学 青海省自然地理与环境过程重点实验室，青海 西宁 810008； 2.青海师范大学 地理科学学院，青海 西宁 810008； 3.中国科学院青海盐湖研究所 青海省盐湖地质与环境重点实验室，青海 西宁 810008)

0 引 言

齐家文化是分布于西北地区的一支重要青铜文化，活动时代在4 200～3 600 cal.a BP[1]。随着青海民和喇家遗址[2]和甘肃临潭磨沟墓地[3]等齐家文化遗存考古发现，齐家文化的研究引起广泛关注。多学科综合成为齐家文化研究的重要内容，它们多集中在齐家文化时期的人地关系上，包括自然灾害与文化演变、气候变化与生产方式转变等。喇家遗址发现了齐家文化时期地震、洪水等灾难遗迹[4]，有学者认为毁灭喇家遗址的洪水为中国第一个朝代——夏朝的建立提供佐证[5]；也有研究指出齐家文化时期气候干冷化，促使原始农业有所衰落，畜牧业比重加大[6]；喇家遗址发现了世界第一碗面条[7]，淀粉粒分析也表明临潭磨沟墓地和喇家遗址齐家先民食用了麦类、荞麦和粟等[8-9]，说明齐家先民生业活动中包括种植业。齐家文化分布地域广泛，不同地域生业方式有较大差异[10]。例如，大通河谷金蝉口、湟水支流长宁遗址是以畜牧业和狩猎为主的生业模式[11]；青海湖畔的沙柳河遗址含有较多的鱼骨[12]，说明青海湖盆地齐家文化时期存在捕鱼活动。

齐家文化衰退及其向青铜时代中晚期文化的转型被认为与气候变化密切相关[13]，但其与植被变化的关系研究较为薄弱；现有研究仅探讨了齐家先民对遗址周围木材的利用状况，研究表明栎属等木材是当时最主要的利用对象[14]。植被是古人类生存和发展的重要资源，人类活动会对区域植被产生直接影响。自全新世中期以来，共和盆地植被变化与人类活动之间有密切关系[15]，在河西走廊地区青铜时代的人类活动可能导致森林破坏[16]。孢粉和炭屑是重建过去植被环境的最直接代用指标，既可以用来反映植被演变，又可以指示人类活动对植被的作用与影响[17]。因此，开展齐家文化遗址周围植被及其演变研究，对于深入认识区域人地关系变迁具有重要科学意义[18]。

青藏高原高庙盆地是齐家文化遗址分布密集区和核心区之一，店子坪遗址是位于湟水下游高庙盆地的一处齐家文化遗址。店子坪遗址与著名的大型齐家文化柳湾遗址隔河相望[19]，直线距离仅约2 km。因此，在湟水流域，该遗址在自然环境和考古文化上有很好的代表性。本文以店子坪遗址为研究对象，在对典型剖面进行年代测定和孢粉分析的基础上，揭示店子坪遗址人类活动年代及其当时区域内植被状况，进而讨论区域人类活动与植被变化之间的内在关系。

1 研究区概述

高庙盆地位于青海省乐都县，盆地东西长11 km，南北宽2.5 km，呈叶状，平均海拔1 870 m，盆地周边为中山地(图1)。盆地属于高原温带半干旱气候，年均温为7.6 ℃，年均降水量为333.7 mm。湟水河自西向东贯穿盆地，盆地内发育3级保存较完整河流阶地，阶地面地势平坦，土壤肥沃，是西北地区水热资源搭配较优越的区域之一，也是人类活动历史较悠久、较集中的地域。目前盆地内多为人工植被，河流阶地及其低山已垦为农田，被栽培植被所替代，主要有小麦(TriticumAestivum)、蚕豆(ViciaFaba)、豌豆(PisumSativum)以及核桃(JuglansRegia)、花椒(ZanthoxyLumBugeanum)、杨(Populus)、柳(Salix)等乔木。周围的中—高山地保留有自然植被[20]，中山地为以长芒草(StipaBungeanaTrin)为优势种的温性草原，局部地段有沙生针茅(StipaGlareosa)群落和铁杆蒿(ArtemisiaGmelinii)群落；高山地阴坡则分布着金露梅(PotentillaFruticoseL.)、毛枝山居柳(SalixOritrepha)、高山杜鹃(RhododendronLapponicum)等灌丛，局部也有以青海云杉林(PiceaCrassifolia)和青扦林(PiceaWilsonii)为主的寒温性暗针叶林。南部拉脊山和北部达坂山海拔3 200 m以上高山区发育以嵩草(KobresiaSpp)为主的高寒草甸。

2 剖面描述与分析方法

2.1 剖面描述

店子坪遗址位于湟水河下游南岸的三级阶地上，拔河水面约50 m，地理坐标为(36°26′28″N,102°34′51″E)，海拔为1 938 m(图1)。遗址剖面深度约350 cm，为稳定的风成黄土沉积，层序较简单，包含植物残体、炭屑及灰烬层。根据沉积物的颜色及性质，剖面自上而下可分为5层：第1层(0～60 cm)，为现代土壤层，受人类活动干扰较大，故剖面不取该深度的样品；第2层(60～140 cm)，为棕黄色黄土层，钙结核较多，有蜗牛化石；第3层(140～170 cm)，为棕黄色黏土，色较浅，草根多；第4层(170～240 cm)，为文化层，色较深，其中170～175 cm含有较多的细颗粒炭屑，形成一层色偏黑的沉积层，205～228 cm有一灰坑，其中出土较多炭屑、石块、陶片；第5层(240 cm以下)，为质地较均匀、颗粒较细和色黄的风成黄土层，不见底。店子坪遗址剖面在60～350 cm深度采集样品。

2.2 分析方法

本研究选取50个样品用于孢粉分析，在70～280 cm深度段以4 cm间隔取样，该深度段主要包含了棕黄色黏土和文化层，因此，这是本文关注的重点层位；在280～311 cm深度段以6 cm为间隔取样，该深度段以黄土层为主，性质较为均一，故取样间隔稍大。实验按照标准流程[21]进行，每个样品取50 g左右，并加入一片石松孢子片(每片有27 637±563粒)，用10%盐酸(HCl)去除碳酸盐，蒸馏水洗至中性，再用40%氢氟酸(HF)脱硅，蒸馏水洗至中性后在超声波清洗器内用尼龙筛网清洗(孔径为10 μm)，离心并加甘油保存。每个样品统计鉴定孢粉200粒以上，用外加石松孢子计算样品的孢粉浓度。用Tilia软件绘制孢粉百分含量图式。炭屑统计采用11点触法并计算其面积浓度[22]。

从店子坪遗址剖面地层108、173、194、205、241 cm深度中选取5个炭屑样品，送到北京大学重离子物理教育部重点实验室第四纪14C实验室进行AMS14C年代测定，并采用OxCal 3.10软件进行年代校正[23]。

3 结果分析

3.1 年 代

实验测定结果经高精度14C-树轮曲线校正得到日历年龄。最终结果采用误差范围的年代平均值(表1)。结果表明：店子坪遗址剖面虽有3.5 m深，但其年代却集中在4 000～3 700 cal.a BP之间，对应考古学的齐家文化时期；该剖面出现年代倒置，特别在人类活动频繁的地层，年代倒置现象非常普遍；地层中出现陶片、炭屑、灰坑等人类活动遗迹，结合年代分析结果可以确定该地层为齐家文化时期受人类活动影响明显的沉积地层。

表1 店子坪遗址剖面地层年代分析结果Tab.1 Analysis Results of Ages for the Profile of Dianziping Site

另外，在店子坪遗址剖面的文化层中发现一些陶片，为泥质红陶、夹砂红褐陶，其表面打磨光滑，部分陶片表面上有绳纹和篮纹。根据上述陶色、陶质和纹样来看，其属于典型的齐家文化陶片(图2)，这与年代分析结果相吻合。

图2 店子坪遗址剖面出土的齐家文化陶片Fig.2 Qijia Cultural Potteries in the Profile of Dianziping Site

3.2 孢 粉

研究表明，遗址地层孢粉虽然受到人类活动影响，但是仍能较好反映遗址周边的植被环境[24]。店子坪遗址剖面深3.5 m，年代集中在4 000～3 700 cal.a BP，其孢粉组合基本稳定，且文化层与其下自然地层孢粉组合特征相近，显示其受人类活动扰动影响有限，可反映高庙盆地齐家文化时期的植被状况。因此，店子坪遗址剖面孢粉分析对于探讨遗址人类活动与环境相互作用是有意义的。

店子坪遗址剖面孢粉类型较为丰富，共鉴定出49种。孢粉组合中，乔木含量较高(图3)，主要为松属(Pinus)，平均含量(质量分数，下同)高达62.6%，次为云杉属(Picea)，平均含量约6%，另外还有少量的桦属(Betula)、榆属(Ulmus)、鹅耳枥属(Carpinus)和桤木属(Alnus)，平均含量低于1%；灌木含量不高，平均含量约1.8%，主要有沙棘属(Hippophae)(平均含量0.18%)、白刺属(Nitraria)(0.22%)和麻黄属(Ephedra)(1.4%)；草本植物平均含量为26.6%，主要包括蒿属(Artemisia)(9.9%)、禾本科(Poaceae)(2.3%)、藜科(Chenopodiaceae)(10.7%)、菊科(Asteraceae)(1.3%)、蒲公英属(Taraxacum)(1.8%)和水龙骨科(Polypodiaceae)(1.8%)。

根据剖面孢粉组合特征、CONISS聚类分析并结合炭屑指标，将店子坪遗址剖面自下而上划分为3带：带Ⅰ(240～350 cm)，乔木花粉占优势，以松属和云杉属为主，并出现少量桦属，草本次之，以蒿属和藜科为主；带Ⅱ(170～240 cm)，为文化层，仍以乔木花粉为主，主要有松属和云杉属，但含量较带Ⅰ稍有下降，且波动明显，草本以蒿属和藜科为主，禾本科、蒲公英属和菊科含量明显增加；带Ⅲ(60～170 cm)，乔木花粉以松属和云杉属为主，灌木中麻黄属含量较带Ⅱ明显增加，草本以蒿属和藜科为主，禾本科较带Ⅱ明显下降。

3.3 炭 屑

炭屑可以很好地揭示过去区域性火事件，在人类活动地域，炭屑又是指示人类活动强度的良好指标。炭屑大气传播模型研究表明，炭屑传播距离的远近主要受控于炭屑粒径的大小。>125 μm的炭屑颗粒绝大多数沉降在7 km的范围内，代表地方性火事件；50～125 μm的炭屑则用来指示区域性火事件；<50 μm则指示更大尺度地域性火事件[25]。

店子坪遗址剖面炭屑孢粉浓度序列显示，<50、50～100、>100 μm炭屑的孢粉浓度分别在200～225、200～250、200～210 cm深度达到峰值，即区域性火事件主要发生在200～250 cm层位，地方性火事件则主要集中在200～210 cm。结合年代分析结果，说明店子坪遗址人类活动主要集中在3 900 cal.a BP前后，人类活动干扰较强，其他时段干扰相对较弱。值得注意的是，典型伴人植物禾本科孢粉含量在整个地层203 cm深度处达到28.9%的峰值，其他层位都较低，基本不到10%，这与炭屑结果较为一致。这也说明店子坪遗址剖面除人类活动干扰显著的层位外，大部分层位人类活动干扰较弱，还是能反映当时遗址周边植被状况。

4 讨 论

4.1 植被特征

许清海等研究表明松属孢粉气囊发达，具有较强的传播能力，松林内孢粉平均含量在50%以上，而无松属植物生长的样点中其孢粉含量一般低于30%[26]。云杉孢粉传播能力较弱，北方地区表土孢粉研究表明云杉孢粉在纯云杉林中平均含量超过30%，距离云杉林带生长区5 km范围内表土中云杉孢粉含量平均高于10%，而距离云杉林带生长区10 km以外的样点中云杉孢粉含量基本低于5%[27-28]，因此，云杉孢粉是低代表性，地层中出现云杉孢粉，指示周围有云杉生长。桦属孢粉具有超代表性，鹅耳枥属和榆属孢粉具明显指示意义和低代表性[26]。齐家文化时期高庙盆地内，松属孢粉平均含量达到62.6%，云杉孢粉含量为6.3%，虽然桦属、鹅耳枥属以及榆属孢粉含量较低，但可以指示有该植物存在。因此，可以推测店子坪遗址周围齐家文化时期植被为温带针叶林，可能以松林为主，附近分布有云杉、桦木、榆为主的针阔混交林。目前，湟水河分布的松属和云杉主要为油松和青海云杉。油松喜暖，属于暖温性常绿针叶林，分布于海拔1 700～2 100 m的山地阴坡；青海云杉也较为常见，分布于海拔2 500～3 900 m的山地阴坡，由于遭到人为砍伐，呈岛状不连续分布(图4)。店子坪遗址与青海云杉现今生长区最近距离为14 km，油松为20 km，桦木为18 km。因此，现今青海云杉、油松分布区较齐家文化时期显著萎缩，至少退却10 km左右。

店子坪遗址孢粉组合中草本植物孢粉含量为26.3%，以蒿属(Artemisia)、禾本科(Poaceae)、藜科(Chenopodiaceae)和菊科(Asteraceae)为主，并且有少量灌木孢粉，如沙棘属(Hippophae)、白刺属(Nitraria)等。青藏高原东北缘河湟谷地自然环境具有显著的垂直地带性，同时本区也是黄土高原向青藏高原过渡地带，黄土堆积厚、面积广。黄土高原基岩山地、沟谷和塬面的植被类型有明显的差别，全新世以来有厚层黄土分布的塬面上并没有稳定、大面积的森林生长；而黄土高原外围一些地区的植被群落更多地受到地形及地下水的控制[29-30]。故在河湟谷地黄土发育的广大中低山地阳坡、洪积冲积台地地下水条件差，黄土中没有充足的水分，无论地质时代还是历史时期，均难以发育天然林。

同属青藏高原东北缘的共和盆地达连海(海拔2 800 m)孢粉研究演变表明[31]：9 400～3 900 cal.a BP，环境适宜，以云杉和松为主的针叶林扩张，乔木花粉在20%以上；3 900～1 400 cal.a BP，温度和湿度下降，盆地森林缩小，荒漠扩大，周围山地针叶林大幅度衰退，云杉基本消失，松林逐渐退缩到某些水热条件稍好的谷地小片生长。青海湖盆地(海拔3 200 m)植被演变也表现出类似的变化趋势[32]，全新世中期植被为森林草原，森林是以松、云杉、冷杉和混有桦木的针阔混交林为主，全新世晚期草本孢粉比重增加，乔木减少，乔木孢粉以松为主，含量在15%左右，有少量云杉、冷杉和桦木。因此，全新世中期，青藏高原东北缘2 800 m以上的较高海拔地区广泛发育以针叶林为主的森林，4 000 cal.a BP以后森林开始萎缩，河湟谷地水热条件相对较好，能满足以松为主的针阔混交林得以继续生长。

地貌类型包括：f1为中海拔洪积冲积平原；f4为中海拔洪积冲积台地；P1为中海拔洪积平原；P4为中海拔洪积台地；R7为小起伏中山地；M7为中起伏中山地；H7为大起伏中山地；H8为大起伏高山地。植被类型包括：11为青扦林；13为青海云杉林；15为祁连圆柏林；17为油松；82为杨、柳、榆林；83为山杨林；87为白桦林；89为红桦林；104为山杨、川白桦林；233为毛枝山居柳灌丛；238为金露梅灌丛；249为杜鹃灌丛；360为长芒草草原；486为小嵩草草甸；548～556为栽培作物

根据店子坪遗址孢粉组合，结合高庙盆地的地形地貌、现今植被分布以及区域全新世孢粉研究，推测齐家文化时期高庙盆地区域植被为寒温性森林草原，并呈垂直地带性分布。盆地内湟水河漫滩上由于靠近水源可能生长沙棘、白刺等灌木群落；在低阶地(一、二级河流阶地)上，由于水热条件较好，发育了盖度较高的松林，并包含了少量的榆、鹅耳枥和桦木等温带落叶阔叶性树种，属于温性针阔混交林；在高阶地(三级及以上河流阶地)，地形为小起伏中山地地带，黄土堆积厚，远离水源，水分条件较差，阳坡为以蒿属(Artemisia)、禾本科(Poaceae)、藜科(Chenopodiaceae)和菊科(Asteraceae)为主的温性草原，阴坡则可能是云杉、松以及桦木为主的寒温性针阔混交林。

现今高庙盆地区域植被属于湟水-黄河森林、温性草原地带，乔木是少量残存在山地阴坡的青海云杉林和青扦林[33]。目前，河谷低阶地是现今人类活动最强烈的地带，植被几乎均为人工栽培，包括春小麦、蚕豆、豌豆等农作物，及其杨、柳、榆、杏、苹果等林木；在齐家文化时期，低阶地保持较好的原始植被，有面积较大、盖度较好的松林，并伴有一定喜暖的鹅耳枥和桤木等温带落叶阔叶性树种[26]。现今高阶地为以长芒草为主的温性草原，基本不见乔木；在齐家文化时期，阳坡为温性草原，沟谷阴坡可能发育有松林和云杉。中山地阴坡发育了较现今面积更大的青海云杉(表2)。河漫滩则与现今差异不大，可能是灌丛。高山地则以疏林草原为主[33]。

4.2 与现今植被差异及其影响因素

达连海、青海湖及高庙盆地孢粉研究揭示，全新世中期气候较为适宜，青藏高原东北缘广泛发育森林，4 000 cal.a BP以后，气候向干冷化发展，高海拔地区森林迅速萎缩，海拔较低、水热条件相对较好的河谷地带尚有森林发育。

考古证据显示，早在新石器时代，湟水流域森林植被就已经受到人类活动干扰和破坏。高庙盆地柳湾遗址是一处以马家窑文化马厂类型为主的大型史前聚落，发掘半山时期(4 500～4 300 cal.a BP)墓葬257座，大部分有木构葬具，马厂时期(4 500～4 300 cal.a BP)墓葬872座，有木棺具的达729座，占总数的83.6%，齐家文化时期(4 200～3 600 cal.a BP)墓葬366座，有木棺具的288座，占78.7%。经鉴定，上述棺具所用树木均为松柏类树干[19]。这说明在4 500～3 600 cal.a BP，先民能较容易地从遗址周围取得木材，而且树木的种类为松柏类，与本文店子坪遗址剖面齐家文化时期松属孢粉占主导，低阶地发育面积较大、盖度较好的松林结论相一致。据此可以推测齐家文化时代松林分布广泛，距离遗址近，容易获得，成为重要用材林木。齐家文化时期之后，青藏高原东北部森林植被明显萎缩[34]，萎缩最为严重的就是河谷低阶地的松林。据宋代李远《青唐录》对湟水河沿岸记载“夹岸皆羌人居，间以松篁，宛如荆楚”，说明湟水河两岸还残存一些松林；但到明代就有了“果则丹杏充贽，芳槿蓠横，长堤杨拂”(李素《西平赋》)，一般松林和云杉遭砍伐和破坏，山杨和桦木成为侵入的先锋树种[33]。因此，明代湟水流域已经有不少人工栽植的树木，河湟谷地内原先的松林和云杉已经被次生杨树林等人工林所替代。清乾隆十二年(1747年)，杨应琚在《西宁府新志》中记载了植被状况，“盖湟中诸山，类皆童阜”，用材时不得不“取巨木于远山”，说明谷地内森林资源缺乏，天然林已经萎缩至海拔较高的拉脊山与达坂山等中—高山地带[33]。据1934年记载，距离高庙盆地以西约30 km的张家寨，“村南大山(拉脊山)望之郁郁苍苍，乃松柏天然林也。闻彼处树粗数围，高数丈，产地周约三百余里。木商伐而编筏，放河下流，畅销他省，实占青省经济之一大来源”[35]。

表2 高庙盆地齐家文化时期与现今植被差异Tab.2 Vegetation Differences Between Qijia Culture Period and Present in Gaomiao Basin

根据中国全新世气温变化[36]与青藏高原东北缘青海湖—达连海降水变化[37](图5)，齐家文化时期以来，本区气候与现今类似。从气温与降水变化序列来看，4 000 cal.a BP以来，气温与降水虽呈下降趋势，但总体较稳定，波动不大，这说明气候对河湟谷地的森林萎缩有影响，但影响并不大。从本区人口数量变化来看，4 000 cal.a BP以来河湟谷地人口呈现波动增长趋势，尤其是明代(600 cal.a BP)以来，人口数量快速增长[38-39]。宋代时，湟水河两岸仍间有松林，但到明代松林已经被次生或者人工栽培的杨树林等取代，河湟谷地的天然林树种与分布都发生了根本性变化，清代只有在人类活动较弱的中山地和高山地才遗留有呈岛状分布的天然林。因此，森林萎缩趋势与区域人口变化相关，而且人类在河湟谷地的扩张与发展，需要大量砍伐林木，这从历史文献中已经可见一斑。另外，目前在研究区仍有局部天然的松林与青海云杉分布，这说明区域自然环境是可以满足松与云杉的生长，因此，4 000 cal.a BP前后的青藏高原东北缘高海拔区域森林减少[30]，可能是气候变化的结果。但历史时期河谷地带的森林减少，气候变化并不是主要原因，人类活动才是森林萎缩最主要的驱动力。

图5 青藏高原东北缘全新世气候与青海东部人口变化Fig.5 Variation of Climate and Population During Holocene in the Northeast Edge of Qinghai-Tibet Plateau

5 结 语

(1)青藏高原高庙盆地店子坪遗址剖面年代为4 000～3 700 cal.a BP，对应齐家文化时期，剖面中出土的陶片也是齐家文化陶片，科学测年与出土遗物年代一致。孢粉分析表明，齐家文化时期高庙盆地植被为森林草原，森林是以松为主的针阔混交林，主要的乔木孢粉为寒温性针叶松属、云杉属，并含有少量的桦属、榆属、鹅耳枥属和桤木属等温带落叶阔叶性树种，草本孢粉平均含量为26.6%，主要有蒿属、禾本科、藜科和菊科等。

(2)根据地形地貌及现今植被分布状况，重建的齐家文化时期高庙盆地植被状况为：低阶地(一、二级河流阶地)上，生长有温性针叶林，并有少量的榆等温带落叶阔叶性树种；在高阶地(三级及以上河流阶地)及中山地，主要为温性草原，沟谷阴坡可能发育有云杉等针叶林。

(3)齐家文化时期，高庙盆地发育有面积较大的针阔混交林，柳湾墓地考古发掘广泛出现的棺木为其提供有力佐证。历史记录表明宋代河谷地带也保留有一定面积、不连续分布的松林，明清之后随着人口增长，河谷地带的天然林逐渐被杨树林等人工林取代，而高山地带残留有岛状分布天然云杉林，历史时期人类活动可能是河湟谷地植被变化的重要驱动力。