杨官寨遗址仰韶文化中晚期古环境研究

朱 晗 杨 颖 杨利平 王炜林 张云翔 岳乐平 王建新

(1.中国地质大学 北京；2.西北大学文博学院；3.西北大学地质系；4.陕西省考古研究院；5.山西大学历史文化学院)

仰韶文化因1921年在河南省三门峡市绳池县仰韶村首次发现而得名，是黄河中游重要的新石器时代文化，主要分布在整个黄河中游从今天的甘肃省到河南省之间，持续时间距今约7000～5000年。关中地区作为仰韶文化的中心，2004年开始发掘的杨官寨遗址，属陕西关中地区近年来发掘仰韶文化面积最大、出土文物最多的遗址。

本文以杨官寨遗址区文化堆积层(YGZ-1与YGZ-2)为全新世沉积环境恢复解剖点，利用沉积物磁化率强度、孢粉与碳屑含量等多种方法综合研究当时人类生存的古环境，为复原仰韶文化中晚期杨官寨遗址人类活动与环境的关系提供依据。

一、研究基础

杨官寨遗址地处陕西省西安市北部的高陵区姬家乡杨官寨村，距泾河与渭河交汇处约4公里的一级阶地，南北宽约800、东西长约1000米，面积约80万平方米。

根据遗址地层出土陶器等考古学文化年代学研究及考古地层放射性碳14测年数据，综合认为杨官寨遗址环壕内最底部的冲积堆积年龄大约距今6000年，属仰韶文化中期庙底沟文化；灰堆上部的黑垆土层放射性碳14测年为距今5300年，属于半坡四期文化。其中庙底沟文化分布于杨官寨遗址北区和南区的北部，时间为距今6000～5400年，半坡四期文化遗存主要分布遗址南区与北区的南部，大致为距今3400～2900年[1-5]。

本次研究在杨官寨遗址北区西部建立了YGZ-1与YGZ-2两条系统沉积剖面（图一）。沉积物自上而下包括：淡褐黄色现代耕作土、淡灰黑色亚粘土、灰黑色填埋土、灰黑色填埋土冲积层、由黄土及浑圆状黄土团块组成灰黄色冲积层以及天然黄土层。

1.杨官寨遗址区剖面特征

YGZ-1剖面作为本次研究主干剖面，位于杨官寨西北部的环壕(图一)，挖掘剖面厚5.8米，沉积物自上而下（由新至老）可分为：

①淡褐黄色疏松的现代耕作土，可见大量现代植物根系与生活遗物，厚约25厘米（P1采样点）。

②淡灰黑色亚粘土，顶部为灰黑色，底部则为黄灰色，含大量陶片灰土的土壤层，类似陕西关中地区黄土沉积剖面的黑垆土上部，属半坡四期文化遗物。厚约110厘米（P2采样点）。

③灰黑色填埋土，含大量陶片、遗骨碎片、烧灰等，属庙底沟文化期沉积，厚约165厘米（P3采样点）。

④灰黑色填埋土冲积层(第5冲积层)，沉积物碎片具一定成层性，定向排列，可见水流痕迹，含大量陶片、遗骨碎片、烧灰等。属庙底沟文化期沉积，厚约70厘米（P4采样点）。

⑤灰黄色冲积层(第4冲积层)，由黄土及结构成熟度中—高的黄土团块组成，团块直径平均5厘米，系洪水冲入环壕内沉积，含少量陶片。属庙底沟文化期沉积，厚约85厘米（P5采样点）。

⑥灰黑色冲积层(第3冲积层)，沉积碎片呈定向排列，具水平层理结构，含大量细小碎陶片、遗骨碎片、烧灰等，具洪水沉积特征。属庙底沟文化沉积，约厚20厘米（P6采样点）。

⑦灰黄色冲积层(第2冲积层)，与灰黄色冲积层(第4冲积层)相似，由黄土及结构成熟度中—高的黄土团块组成，团块直径平均5厘米，含少量陶片。也属庙底沟文化期沉积。厚约25厘米（P7采样点）。

⑧灰黄色冲积层(第2冲积层)，由黄土及结构成熟度中—高的黄土团块组成，团块直径平均5厘米，含少量陶片。庙底沟文化期文化层，厚约90厘米（P8采样点）。

⑨天然黄土层（P9采样点）。

YGZ-2剖面为杨官寨遗址挖掘与钻孔剖面拼接，位于遗址西北部(图一)，厚7米，沉积物序列与YGZ-1剖面相似，均由顶部现代耕作土、淡灰黑色亚粘土、灰黑色填埋土、灰黄色冲积层与天然黄土层构成。

2.杨官寨遗址剖面样品采集

YGZ-1剖面厚700厘米，以5厘米间隔采集粒度与磁化率样品共140块，以2厘米间隔采集350块样品开展粒度、孢粉、碳屑含量分析。YGZ-2剖面作为辅助剖面厚600厘米，以5厘米间隔采集磁化率样品共120块。其中，沉积物粒度与磁化率含量分别由西北大学大陆动力学国家重点实验室的Mastersizer2000型激光粒度仪与捷克AGICO S.R.O公司KLY-4S磁化率仪完成测试，沉积物孢粉鉴定、碳屑含量均由中国地质科学院水文地质环境地质研究所测试。

图一 杨官寨遗址平面分布与解剖剖面位置图

二、遗址区沉积物孢粉特征

全新世时，植物与现代植被类型一致，根据遗址剖面化石组合中与现代相似种属的生存条件类比，特别是陆地上最敏感的气候标志植物，可作为推测生物化石埋藏期的古气候与古环境的有效方法。第四纪时期陆相植物群以昆仑—秦岭—淮河为界，分为北方温带型、南方亚热带型和青藏高原型三大气候类型。依据地理位置，杨官寨遗址位于北方温带型西北与黄土高原的温带草原—荒漠亚型。

1.遗址文化层中的孢粉组合

杨官寨遗址剖面沉积物孢粉鉴定表明（表一），庙底沟时期的填埋灰土(165厘米)（P3）孢粉总浓度和孢粉数量最高分别为1095粒/克和220个，现代耕作土底部(30厘米)（P1）次之，属半坡四期时代的黑垆土上部（P2），孢粉含量较少，采样位置分别位于距地面60厘米(P23)、110厘米(P22)和135厘米(P21)。孢粉组合中最多的是草本植物花粉，占孢粉总数的61～94%。其中以禾本科为主，包括藜科，蒿（表一），动物遗骨见猪、牛、羊等现代常见畜牧动物，表明杨官寨遗址存在过农田与草场，古气候环境为人类发展农牧业文明提供了有利保障。

孢粉组合具有较好的分带性，自下而上分为四个带（表一）。即I带，包括庙底沟时期的填埋灰土(165厘米)（P3）之上与半坡四期时代的黑垆土底部135厘米（P21）之下，孢粉组合中最多的是草本植物花粉，占孢粉总数的94%，其次为木本植物花粉为3～6%。草本植物中以禾本科（Gramineae（C+D））为主，可见蒿属（Artemisia）、藜科（Chenopodiaceae）、老鹳草属（Geranium）、景天属（Sedum）等。木本植物花粉为松属（Pinux）、榆属（Ulmus）、桦属（Betula）等。且该带内部自下而上植物种属与数量也存在垂向变化特征，草本与木本植物孢粉数量均呈降低趋势，分别由206（94%）降至113（94%）与14（6%）降至4（3%），蕨类植物孢粉数由无到有，含量增至3%。草本植物中数量最多的禾本科（Gramineae（C+D））孢粉由占孢粉总量的55%降至28%，由占草本植物总量的58%降至30%，蒿属（Artemisia）由占草本植物孢粉总量的35%升至53%，藜科（Chenopodiaceae）则由占草本植物孢粉总量的35%升至53%，孢粉数量唯一增加为老鹳草属（Geranium），占草本植物孢粉总量百分比升至4%。木本植物数量基本保持不变或略有减少，但其占木本植物孢粉百分比则为升高或略有下降。其中，榆属（Ulmus）与桦属（Betula）分别由7%至25%与14%到50%，松属（Pinux）则由36%降至25%。

表一 杨官寨遗址孢粉分布表

Ⅱ带，位于半坡四期时代的黑垆土底部（P21，135厘米）之上到半坡四期时代的黑垆土顶部(P23，60厘米)之下，处于半坡四期时代的黑垆土中部(P22，115厘米)，孢粉组合中仍以草本植物花粉最高，但占孢粉总数百分比有所下降，降至85%，其次为木本植物花粉升至15%。出现苔藓孢子（Bryophyta），数量为27，还有环纹藻（Concentricystis）。草本植物中蒿属（Artemisia）孢粉数量最多，占草本植物总量的41%，禾本科（Gramineae（C+D））其次，占孢粉总量的25%，占草本植物总量的29%，藜科（Chenopodiaceae）占草本植物总量的20%。蒲公英属（Taraxacum）、菊属（Chrysanthemum）、玄参科（Scrophulariaceae）、老鹳草属（Geranium）等含量较少，分别占草本植物总量的2%、3%、2%和1%。木本植物花粉仍以松属（Pinux）、榆属（Ulmus）、栎属（Quercus）为主，分别占木本植物孢粉数的52%、13%和9%；新增桦属（Betula）、云杉（Picea）、铁杉（Tsuga）等，其含量分别为9%、4%与4%。该带植物孢粉组合种属与含量与下部I带存在明显差异，木本植物孢粉含量呈现上升趋势，由占总孢粉数的3%升至15%，草本植物由94%减少至85%，未见蕨类植物孢粉，出现了苔藓孢子（Bryophyta）与环纹藻（Concentricystis）。

Ⅲ带，位于半坡四期时代的黑垆土顶部(P23，60厘米)之上到现代耕作土底部(P1，30厘米）之下，包括了半坡四期时代的黑垆土顶部(P23，60厘米)。孢粉组合中除蕨类植物孢子含量增加，草本、木本以及苔藓孢子（Bryophyta）与环纹藻（Concentricystis）均呈现下降趋势。草本植物花粉含量最高，占孢粉总数百分比降至78%，其次为木本植物花粉降至13%，苔藓孢子（Bryophyta）数量由27降至7，环纹藻（Concentricystis）数量由27降至0。而蕨类植物孢子占孢粉总数百分比升至9%。草本植物中仍以蒿属（Artemisia）孢粉数量最多，占草本植物总量的60%，禾本科（Gramineae（C+D））其次，占孢粉总量的19%，占草本植物总量的24%，藜科（Chenopodiaceae）占草本植物总量下降至2%，老鹳草属（Geranium）含量升至8%，菊属（Chrysanthemum）与玄参科（Scrophulariaceae）含量较少，均占草本植物总量的2%。木本植物花粉以松属（Pinux）与栎属（Quercus）为主，分别占木本植物孢粉数的88%和13%。该带植物孢粉组合种属与含量特征表明，木本与草本植物孢粉均呈下降趋势，由占总孢粉数的15%升至13%，草本植物由85%减少至78%。但蕨类植物孢粉增加量较大，由0增加至9%。

Ⅳ带，位于半坡四期时代的黑垆土顶部(P1，30厘米)之上到现代耕作土，包括了半坡四期时代的黑垆土顶部淡灰黑色亚粘土(P1，30厘米)与现代耕作土（25厘米）。孢粉组合中蕨类植物孢子与木本植物含量占孢粉总数百分比分别由9%到10%与13%与29%，而草本植物花粉含量仍虽最高，但呈现下降趋势，占孢粉总数百分比由78%降至61%，苔藓孢子（Bryophyta）与环纹藻（Concentricystis）均未鉴出。草本植物中以蒿属（Artemisia）、十字花科（Cruciferae）、禾本科（Gramineae（C+D））与藜科（Chenopodiaceae）为主，见玄参科（Scrophulariaceae）、 百 合 科（Liliaceae）、 莎草科（Cyperaceae）等。木本植物花粉为松属（Pinux）与榆属（Ulmus）。新见落叶灌木连翘（Forsythia），其含量占木本植物的21%。草本植物中数量最多的为蒿属（Artemisia），占草本植物孢粉总量的34%，禾本科（Gramineae（C+D））孢粉占孢粉总量的12%，占草本植物总量的20%，十字花科（Cruciferae）与藜科（Chenopodiaceae）则分别占草本植物孢粉总量的27%与9%，玄参科（Scrophulariaceae）、百合科（Liliaceae）与莎草科（Cyperaceae）含量较低，均占草本植物总量的1%。木本植物中松属（Pinux）与榆属（Ulmus）分别为70%与4%。蕨类植物数量增至最大，占孢粉总数的10%，其中中华卷柏（Selaginella sinensis）含量最高，占蕨类植物总数的47%，单缝孢（Monolete spores）则为41%，铁线蕨（Adiantum）与水龙骨科（Polypodiaceae）均为6%。

2.孢粉植物群反映的古植被和古气候

按照第四纪地层区划，杨家寨遗址剖面属于中部地层区中黄土高原地层分区，沉积地层为马兰黄土之上半坡组—现代沉积或黄土夹黑垆土（So），时代归属为0.01Ma以来的全新世沉积[6]。因此，根据杨家寨遗址剖面文化层中孢粉种属、组合、数量等信息，可以推测出自庙底沟时期至半坡四期古气候与古环境。

（1）禾本科—蒿属期（孢粉组合I带）

本期孢粉组合以禾本科（占孢粉总量的55%～28%）或草本植物花粉占优势（占孢粉总数的94%），可见蒿属（Artemisia）、藜科（Chenopodiaceae）、老鹳草属（Geranium）、景天属（Sedum）等，反映了干旱草原环境。木本植物花粉极少（占孢粉总数的3%～6%），含有少量针叶木本植物（松属）与落叶阔叶栎属、榆属，反映了当时古气候相对比较温暖，耐寒的针叶木本植物（松属）等在木本植物花粉含量低，且呈现自下而上逐渐减少趋势，表明古气候呈现气温逐渐升高的特征。蕨类植物孢子、湿生或水生草本植物极少，仅在顶部可见极少量水龙骨科、单缝孢，反映古气候总体为干旱环境，但有向潮湿环境转变的趋势。因此，禾本科—蒿属期（孢粉组合I带）气候整体处于温暖环境，以干旱草原环境为主，表现为荒漠植被的特征，但自下而上古气候向温暖潮湿转变。

（2）蒿属—禾本科—松属期（孢粉组合Ⅱ带）

本期孢粉组合仍以草本植物花粉（占孢粉总数的85%）、禾本科（占孢粉总量的25%）占优势，但木本植物花粉数量升高，占孢粉总数的15%，为针叶木本植物的松属、云杉、铁杉与落叶阔叶榆属、栎属、桦属，同时耐寒的针叶木本植物（松属）在木本植物花粉含量最高（52%），反映了当时古气候仍以温暖干旱草原环境为主，但气温已有所下降，呈干凉古气候特征。本期孢粉组合以草本植物花粉蒿属与禾本科占优势，可见藜科、蒲公英属、菊属、玄参科、老鹳草属等，呈现干旱草原古环境特征。木本植物花粉仍以松属（Pinux）、榆属（Ulmus）、栎属（Quercus）为主，新增桦属（Betula）、云杉（Picea）、铁杉（Tsuga）等，耐寒的针叶木本植物（松属）等在木本植物花粉含量增加，由占总孢粉数的1%升至8%，表明古气候呈现气温存在明显下降。未见蕨类植物孢子、湿生或水生草本植物，反映古气候总体为干旱环境，雨水较少。因此，蒿属—禾本科—松属期（孢粉组合Ⅱ带）气候整体处于温和干旱草原环境，但古气温降低，呈凉爽特征。

（3）蒿属—禾本科期（孢粉组合Ⅲ带）

本期孢粉组合以草本植物花粉蒿属（占孢粉总量的47%）与禾本科（占孢粉总量的19%）占优势，可见藜科、老鹳草属、菊属与玄参科等，反映了相对湿润草原环境。木本植物花粉少（占孢粉总数的13%），含有少量针叶木本植物（松属）与落叶阔叶栎属，耐寒的针叶木本植物（松属）等在木本植物花粉含量低，反映了当时古气候相对比较温暖。蕨类植物孢子含量增加，见少量中华卷柏、水龙骨科，反映古气候总体为温暖湿润环境。苔藓孢子数量相对孢粉组合Ⅱ带有所减少，表明气候已转向温湿。因此，蒿属—禾本科期（孢粉组合Ⅲ带）气候整体处于温暖湿润草原环境。

（4）松属—中华卷柏—蒿属期（孢粉组合Ⅳ带）

本期孢粉组合虽仍以草本植物花粉为主，但其占总孢粉数百分比已降至最低61%，蒿属、十字花科、禾本科与藜科为主要草本植物花粉，见玄参科、百合科、莎草科等。木本植物花粉数量升至最高，占孢粉总数的29%，主要为针叶木本植物的松属与落叶阔叶榆属。其中耐寒的针叶木本植物松属占孢粉总数的20%，反映了当时古气候较寒冷。低等蕨类数量增至最大，占孢粉总数的10%，包括中华卷柏、铁线蕨、单缝孢、水龙骨科等。新增灌木连翘孢粉数占总孢粉的6%，十字花科则占到总孢粉的17%，其中连翘喜光，喜温暖，湿润气候，也很耐寒耐干旱，实验表明连翘可生长在海拔250～2200米、平均气温12.1℃～17.3℃[7]，反映气候相对寒冷湿润。

三、遗址区沉积物磁化率特征

由于沉积物在成壤化过程中受到温度、降水量等气候变化影响，即高气温利于氧化作用，降水充足，沉积物风化成壤作用强，易形成强磁性矿物赤铁矿，沉积物中磁化率含量呈现高值，反之寒冷干旱气候环境，沉积物成壤程度差，不易形成赤铁矿，呈现磁化率低值特征。因此，通过测试沉积物中磁化率含量高低反推古气候的变化，已在第四纪沉积环境研究中广泛应用[8-14]。

杨官寨遗址磁化率剖面表明，磁化率含量存在三次明显突变，磁化率高值分别位于淡灰黑色亚粘土（P2）至灰黑色填埋土层（P3），深度处于100～300厘米范围，表明沉积物成壤化程度强，气候以温暖潮湿为主，古气候更暖湿，植被覆盖的基本特征，对应了仰韶文化层到夏商历史阶段，而MS低值位于剖面底部与顶部，即深度大于300厘米和0～100厘米范围，表明杨官寨仰韶文化期前期与夏商文化期之后呈现成壤化较弱，古气候温度较冷爽。依据前人提出的磁化率含量与降水量、温度的回归方程[15、16]，恢复杨官寨遗址全新世晚期黑垆土沉积期降水量与温度表明（图二），全年平均温度12℃～14℃，年均降雨量700毫米～750，呈现凉爽湿润的古气候特征，与孢粉分析结果一致。

四、结论

杨官寨遗址剖面底部距今6000年，地处陕西关中地区，孢粉组合以含大量草本植物与松类木本植物孢粉以及蕨类和苔藓孢子，含栎属、榆属、桦属阔叶植物花粉层的特征。结合剖面磁化率资料恢复古气候与古环境表明：

图二 杨官寨遗址地区全新世气温与降雨量垂向分布图

1.在距今6000至5400年，处于地质时期全新世，古气候整体呈现温暖潮湿特征。同时受东亚东夏季风影响下，古气温与降水量也存在明显波动，庙底沟时期的填埋灰土(165厘米)（P3）之上与半坡四期时代的黑垆土底部135厘米（P21）之下，古气候为温暖干旱环境，但自下而上古气候又向温暖潮湿转变，古气温与降水量达到最高，杨官寨遗址及周边陕西关中干旱地区进入湿润多雨古环境，有利于人类藜科，蒿等作物种植，养殖家畜，在杨官寨遗址环壕G1段G1 : 3（埋深1.1～2.95米）位置见到文物最多，有大量罐、钵、釜、尖底瓶、瓮等陶器，纹饰多为素面，少量粗细绳纹、附加堆纹、彩绘，以及大量动物骨、贝壳等也佐证了杨官寨大规模聚落遗址的形成，表现出古人类聚落城池化发展的雏形，为杨官寨遗址古人类庙底沟文化出现提供了基础。

2.距今5300至4900年，杨官寨遗址进入全新世晚期，蒿属—禾本科—松属期（孢粉组合Ⅱ带）揭示了气候整体处于较为温暖潮湿特征，但古气温降低，较为凉爽。全年年均降雨量700毫米～750毫米，平均温度12℃～14℃。但温度与降雨量整体相对距今6000至5400年全新世逐渐降低，降雨量最低降至600毫米左右，气温最低降至11℃～12℃，出现了半坡4期文化；

3.距今3400至2900年，杨官寨遗址古气候整体处于温暖湿润草原环境（蒿属—禾本科期（孢粉组合Ⅲ带），降水量与气温升至较高位置，仅次于距今6000至5400年的庙底沟文化期，适于人类耕种与畜牧养殖，在杨官寨遗址剖面（P2采样点）可见含大量陶片的半坡四期文化遗物。在半坡四期时代的黑垆土顶部（P1，30厘米）气候又转变为相对寒冷湿润，属于松属—中华卷柏—蒿属期（孢粉组合Ⅳ带）。

自第四纪以来在东亚冬季风与夏季风周期性影响下[17]，中国北方地区古气候整体逐步干冷，但也存在温暖湿润的局部气候环境，古气候呈现由冷转暖、降温、暖湿、较冷的四个阶段。适于人类生存的有利气候条件与人类文化发展息息相关，杨官寨遗址古环境研究不仅揭示了关中地区仰韶文化古代人类聚落形成的背景条件，也为深入研究古人类聚落城池化演变提供有利依据。

[1]王炜林,张鹏程,袁明,等.陕西高陵杨官寨遗址发掘简报[J].考古与文物,2011(6):16-32.

[2]严文明.半坡仰韶文化的分期与类型问题[J].考古,1977(3):24-28.

[3]陕西省考古研究院.陕西高陵县杨官寨新石器时代遗址[J].考古,2009(7):3-9.

[4]孙丽娟,王博,赵丛苍.陕西高陵杨官寨遗址考古发掘现场遗迹劣化机理初步研究[J].考古与文物,2011(6):108-116.

[5]王晓阳.陕西高陵杨官寨遗址仰韶文化遗存分期研究[D].西安:西北大学,2008.

[6]中国地层典总论编委会.中国地层典总论[M].北京:地质出版社,2009.

[7]渠晓霞,毕润成.连翘种群生物学特征与种质资源研究[J].山西师范大学学报(自然科学版),2004(3):1-5.

[8]朱日祥,岳乐平,白立新.中国第四纪古地磁学研究进展[J].第四纪研究,1995(2):162-173.

[9]L.P.Zhou, F.Oldfield, Wintle, S.G. A.G.Robinson & J.D.Wang.Partly Pedogenic Origin of Magnetic Variations in Chinese Loess[J].Nature.1990, (349):737-739.

[10]Maher, B.A.and Thompson, R., Mineral Magnetic Record of the Chinese Loess and Paleosol[J]. Geology, 1991, (19):3-6.

[11]Li H.M., An Z.S. and Wang J.D., Preliminary Paleomagnetic Study of Loess from the Wucheng Section, Northern China[J].Geochemisiry, 1974, (2):93-104.

[12]曹继秀,徐齐治,张宝田,等.兰州九洲台黄土—古土壤系列与环境演化的研究[J].兰州大学学报,1988(24):118-122.

[13]刘秀铭,刘东生,Hener,F.,等.黄土频率磁化率与古气候冷暖变换[J].第四纪研究,1990(1):42-50.

[14]朱日祥,李春景,吴汉宁,等.中国黄土磁学性质与古气候意义[J].中国科学,1994(24):992-997.

[15]吕厚远,张健平.关中地区的新石器古文化发展与古环境变化的关系[J].第四纪研究,2008(6):1050-1060.

[16]吕原远,韩家懋,吴乃琴,等.中国现代土壤磁化率分析及其古今气候意义[J].中国科学（B辑）,1994(12):1290-1297.

[17]鹿化煜,安芷生,刘洪滨,等.洛川黄土记录的最近2500Ka东亚冬夏季风变化周期[J].地质论评,1998(5):553-558.