楊官寨遺址仰韶文化中晚期古環境研究

朱 晗 楊 穎 楊利平 王煒林 張云翔 岳樂平 王建新

(1.中國地質大學 北京；2.西北大學文博學院；3.西北大學地質系；4.陜西省考古研究院；5.山西大學歷史文化學院)

仰韶文化因1921年在河南省三門峽市繩池縣仰韶村首次發現而得名，是黃河中游重要的新石器時代文化，主要分布在整個黃河中游從今天的甘肅省到河南省之間，持續時間距今約7000～5000年。關中地區作為仰韶文化的中心，2004年開始發掘的楊官寨遺址，屬陜西關中地區近年來發掘仰韶文化面積最大、出土文物最多的遺址。

本文以楊官寨遺址區文化堆積層(YGZ-1與YGZ-2)為全新世沉積環境恢復解剖點，利用沉積物磁化率強度、孢粉與碳屑含量等多種方法綜合研究當時人類生存的古環境，為復原仰韶文化中晚期楊官寨遺址人類活動與環境的關系提供依據。

一、研究基礎

楊官寨遺址地處陜西省西安市北部的高陵區姬家鄉楊官寨村，距涇河與渭河交匯處約4公里的一級階地，南北寬約800、東西長約1000米，面積約80萬平方米。

根據遺址地層出土陶器等考古學文化年代學研究及考古地層放射性碳14測年數據，綜合認為楊官寨遺址環壕內最底部的沖積堆積年齡大約距今6000年，屬仰韶文化中期廟底溝文化；灰堆上部的黑壚土層放射性碳14測年為距今5300年，屬于半坡四期文化。其中廟底溝文化分布于楊官寨遺址北區和南區的北部，時間為距今6000～5400年，半坡四期文化遺存主要分布遺址南區與北區的南部，大致為距今3400～2900年[1-5]。

本次研究在楊官寨遺址北區西部建立了YGZ-1與YGZ-2兩條系統沉積剖面（圖一）。沉積物自上而下包括：淡褐黃色現代耕作土、淡灰黑色亞粘土、灰黑色填埋土、灰黑色填埋土沖積層、由黃土及渾圓狀黃土團塊組成灰黃色沖積層以及天然黃土層。

1.楊官寨遺址區剖面特征

YGZ-1剖面作為本次研究主干剖面，位于楊官寨西北部的環壕(圖一)，挖掘剖面厚5.8米，沉積物自上而下（由新至老）可分為：

①淡褐黃色疏松的現代耕作土，可見大量現代植物根系與生活遺物，厚約25厘米（P1采樣點）。

②淡灰黑色亞粘土，頂部為灰黑色，底部則為黃灰色，含大量陶片灰土的土壤層，類似陜西關中地區黃土沉積剖面的黑壚土上部，屬半坡四期文化遺物。厚約110厘米（P2采樣點）。

③灰黑色填埋土，含大量陶片、遺骨碎片、燒灰等，屬廟底溝文化期沉積，厚約165厘米（P3采樣點）。

④灰黑色填埋土沖積層(第5沖積層)，沉積物碎片具一定成層性，定向排列，可見水流痕跡，含大量陶片、遺骨碎片、燒灰等。屬廟底溝文化期沉積，厚約70厘米（P4采樣點）。

⑤灰黃色沖積層(第4沖積層)，由黃土及結構成熟度中—高的黃土團塊組成，團塊直徑平均5厘米，系洪水沖入環壕內沉積，含少量陶片。屬廟底溝文化期沉積，厚約85厘米（P5采樣點）。

⑥灰黑色沖積層(第3沖積層)，沉積碎片呈定向排列，具水平層理結構，含大量細小碎陶片、遺骨碎片、燒灰等，具洪水沉積特征。屬廟底溝文化沉積，約厚20厘米（P6采樣點）。

⑦灰黃色沖積層(第2沖積層)，與灰黃色沖積層(第4沖積層)相似，由黃土及結構成熟度中—高的黃土團塊組成，團塊直徑平均5厘米，含少量陶片。也屬廟底溝文化期沉積。厚約25厘米（P7采樣點）。

⑧灰黃色沖積層(第2沖積層)，由黃土及結構成熟度中—高的黃土團塊組成，團塊直徑平均5厘米，含少量陶片。廟底溝文化期文化層，厚約90厘米（P8采樣點）。

⑨天然黃土層（P9采樣點）。

YGZ-2剖面為楊官寨遺址挖掘與鉆孔剖面拼接，位于遺址西北部(圖一)，厚7米，沉積物序列與YGZ-1剖面相似，均由頂部現代耕作土、淡灰黑色亞粘土、灰黑色填埋土、灰黃色沖積層與天然黃土層構成。

2.楊官寨遺址剖面樣品采集

YGZ-1剖面厚700厘米，以5厘米間隔采集粒度與磁化率樣品共140塊，以2厘米間隔采集350塊樣品開展粒度、孢粉、碳屑含量分析。YGZ-2剖面作為輔助剖面厚600厘米，以5厘米間隔采集磁化率樣品共120塊。其中，沉積物粒度與磁化率含量分別由西北大學大陸動力學國家重點實驗室的Mastersizer2000型激光粒度儀與捷克AGICO S.R.O公司KLY-4S磁化率儀完成測試，沉積物孢粉鑒定、碳屑含量均由中國地質科學院水文地質環境地質研究所測試。

圖一 楊官寨遺址平面分布與解剖剖面位置圖

二、遺址區沉積物孢粉特征

全新世時，植物與現代植被類型一致，根據遺址剖面化石組合中與現代相似種屬的生存條件類比，特別是陸地上最敏感的氣候標志植物，可作為推測生物化石埋藏期的古氣候與古環境的有效方法。第四紀時期陸相植物群以昆侖—秦嶺—淮河為界，分為北方溫帶型、南方亞熱帶型和青藏高原型三大氣候類型。依據地理位置，楊官寨遺址位于北方溫帶型西北與黃土高原的溫帶草原—荒漠亞型。

1.遺址文化層中的孢粉組合

楊官寨遺址剖面沉積物孢粉鑒定表明（表一），廟底溝時期的填埋灰土(165厘米)（P3）孢粉總濃度和孢粉數量最高分別為1095粒/克和220個，現代耕作土底部(30厘米)（P1）次之，屬半坡四期時代的黑壚土上部（P2），孢粉含量較少，采樣位置分別位于距地面60厘米(P23)、110厘米(P22)和135厘米(P21)。孢粉組合中最多的是草本植物花粉，占孢粉總數的61～94%。其中以禾本科為主，包括藜科，蒿（表一），動物遺骨見豬、牛、羊等現代常見畜牧動物，表明楊官寨遺址存在過農田與草場，古氣候環境為人類發展農牧業文明提供了有利保障。

孢粉組合具有較好的分帶性，自下而上分為四個帶（表一）。即I帶，包括廟底溝時期的填埋灰土(165厘米)（P3）之上與半坡四期時代的黑壚土底部135厘米（P21）之下，孢粉組合中最多的是草本植物花粉，占孢粉總數的94%，其次為木本植物花粉為3～6%。草本植物中以禾本科（Gramineae（C+D））為主，可見蒿屬（Artemisia）、藜科（Chenopodiaceae）、老鸛草屬（Geranium）、景天屬（Sedum）等。木本植物花粉為松屬（Pinux）、榆屬（Ulmus）、樺屬（Betula）等。且該帶內部自下而上植物種屬與數量也存在垂向變化特征，草本與木本植物孢粉數量均呈降低趨勢，分別由206（94%）降至113（94%）與14（6%）降至4（3%），蕨類植物孢粉數由無到有，含量增至3%。草本植物中數量最多的禾本科（Gramineae（C+D））孢粉由占孢粉總量的55%降至28%，由占草本植物總量的58%降至30%，蒿屬（Artemisia）由占草本植物孢粉總量的35%升至53%，藜科（Chenopodiaceae）則由占草本植物孢粉總量的35%升至53%，孢粉數量唯一增加為老鸛草屬（Geranium），占草本植物孢粉總量百分比升至4%。木本植物數量基本保持不變或略有減少，但其占木本植物孢粉百分比則為升高或略有下降。其中，榆屬（Ulmus）與樺屬（Betula）分別由7%至25%與14%到50%，松屬（Pinux）則由36%降至25%。

表一 楊官寨遺址孢粉分布表

Ⅱ帶，位于半坡四期時代的黑壚土底部（P21，135厘米）之上到半坡四期時代的黑壚土頂部(P23，60厘米)之下，處于半坡四期時代的黑壚土中部(P22，115厘米)，孢粉組合中仍以草本植物花粉最高，但占孢粉總數百分比有所下降，降至85%，其次為木本植物花粉升至15%。出現苔蘚孢子（Bryophyta），數量為27，還有環紋藻（Concentricystis）。草本植物中蒿屬（Artemisia）孢粉數量最多，占草本植物總量的41%，禾本科（Gramineae（C+D））其次，占孢粉總量的25%，占草本植物總量的29%，藜科（Chenopodiaceae）占草本植物總量的20%。蒲公英屬（Taraxacum）、菊屬（Chrysanthemum）、玄參科（Scrophulariaceae）、老鸛草屬（Geranium）等含量較少，分別占草本植物總量的2%、3%、2%和1%。木本植物花粉仍以松屬（Pinux）、榆屬（Ulmus）、櫟屬（Quercus）為主，分別占木本植物孢粉數的52%、13%和9%；新增樺屬（Betula）、云杉（Picea）、鐵杉（Tsuga）等，其含量分別為9%、4%與4%。該帶植物孢粉組合種屬與含量與下部I帶存在明顯差異，木本植物孢粉含量呈現上升趨勢，由占總孢粉數的3%升至15%，草本植物由94%減少至85%，未見蕨類植物孢粉，出現了苔蘚孢子（Bryophyta）與環紋藻（Concentricystis）。

Ⅲ帶，位于半坡四期時代的黑壚土頂部(P23，60厘米)之上到現代耕作土底部(P1，30厘米）之下，包括了半坡四期時代的黑壚土頂部(P23，60厘米)。孢粉組合中除蕨類植物孢子含量增加，草本、木本以及苔蘚孢子（Bryophyta）與環紋藻（Concentricystis）均呈現下降趨勢。草本植物花粉含量最高，占孢粉總數百分比降至78%，其次為木本植物花粉降至13%，苔蘚孢子（Bryophyta）數量由27降至7，環紋藻（Concentricystis）數量由27降至0。而蕨類植物孢子占孢粉總數百分比升至9%。草本植物中仍以蒿屬（Artemisia）孢粉數量最多，占草本植物總量的60%，禾本科（Gramineae（C+D））其次，占孢粉總量的19%，占草本植物總量的24%，藜科（Chenopodiaceae）占草本植物總量下降至2%，老鸛草屬（Geranium）含量升至8%，菊屬（Chrysanthemum）與玄參科（Scrophulariaceae）含量較少，均占草本植物總量的2%。木本植物花粉以松屬（Pinux）與櫟屬（Quercus）為主，分別占木本植物孢粉數的88%和13%。該帶植物孢粉組合種屬與含量特征表明，木本與草本植物孢粉均呈下降趨勢，由占總孢粉數的15%升至13%，草本植物由85%減少至78%。但蕨類植物孢粉增加量較大，由0增加至9%。

Ⅳ帶，位于半坡四期時代的黑壚土頂部(P1，30厘米)之上到現代耕作土，包括了半坡四期時代的黑壚土頂部淡灰黑色亞粘土(P1，30厘米)與現代耕作土（25厘米）。孢粉組合中蕨類植物孢子與木本植物含量占孢粉總數百分比分別由9%到10%與13%與29%，而草本植物花粉含量仍雖最高，但呈現下降趨勢，占孢粉總數百分比由78%降至61%，苔蘚孢子（Bryophyta）與環紋藻（Concentricystis）均未鑒出。草本植物中以蒿屬（Artemisia）、十字花科（Cruciferae）、禾本科（Gramineae（C+D））與藜科（Chenopodiaceae）為主，見玄參科（Scrophulariaceae）、 百 合 科（Liliaceae）、 莎草科（Cyperaceae）等。木本植物花粉為松屬（Pinux）與榆屬（Ulmus）。新見落葉灌木連翹（Forsythia），其含量占木本植物的21%。草本植物中數量最多的為蒿屬（Artemisia），占草本植物孢粉總量的34%，禾本科（Gramineae（C+D））孢粉占孢粉總量的12%，占草本植物總量的20%，十字花科（Cruciferae）與藜科（Chenopodiaceae）則分別占草本植物孢粉總量的27%與9%，玄參科（Scrophulariaceae）、百合科（Liliaceae）與莎草科（Cyperaceae）含量較低，均占草本植物總量的1%。木本植物中松屬（Pinux）與榆屬（Ulmus）分別為70%與4%。蕨類植物數量增至最大，占孢粉總數的10%，其中中華卷柏（Selaginella sinensis）含量最高，占蕨類植物總數的47%，單縫孢（Monolete spores）則為41%，鐵線蕨（Adiantum）與水龍骨科（Polypodiaceae）均為6%。

2.孢粉植物群反映的古植被和古氣候

按照第四紀地層區劃，楊家寨遺址剖面屬于中部地層區中黃土高原地層分區，沉積地層為馬蘭黃土之上半坡組—現代沉積或黃土夾黑壚土（So），時代歸屬為0.01Ma以來的全新世沉積[6]。因此，根據楊家寨遺址剖面文化層中孢粉種屬、組合、數量等信息，可以推測出自廟底溝時期至半坡四期古氣候與古環境。

（1）禾本科—蒿屬期（孢粉組合I帶）

本期孢粉組合以禾本科（占孢粉總量的55%～28%）或草本植物花粉占優勢（占孢粉總數的94%），可見蒿屬（Artemisia）、藜科（Chenopodiaceae）、老鸛草屬（Geranium）、景天屬（Sedum）等，反映了干旱草原環境。木本植物花粉極少（占孢粉總數的3%～6%），含有少量針葉木本植物（松屬）與落葉闊葉櫟屬、榆屬，反映了當時古氣候相對比較溫暖，耐寒的針葉木本植物（松屬）等在木本植物花粉含量低，且呈現自下而上逐漸減少趨勢，表明古氣候呈現氣溫逐漸升高的特征。蕨類植物孢子、濕生或水生草本植物極少，僅在頂部可見極少量水龍骨科、單縫孢，反映古氣候總體為干旱環境，但有向潮濕環境轉變的趨勢。因此，禾本科—蒿屬期（孢粉組合I帶）氣候整體處于溫暖環境，以干旱草原環境為主，表現為荒漠植被的特征，但自下而上古氣候向溫暖潮濕轉變。

（2）蒿屬—禾本科—松屬期（孢粉組合Ⅱ帶）

本期孢粉組合仍以草本植物花粉（占孢粉總數的85%）、禾本科（占孢粉總量的25%）占優勢，但木本植物花粉數量升高，占孢粉總數的15%，為針葉木本植物的松屬、云杉、鐵杉與落葉闊葉榆屬、櫟屬、樺屬，同時耐寒的針葉木本植物（松屬）在木本植物花粉含量最高（52%），反映了當時古氣候仍以溫暖干旱草原環境為主，但氣溫已有所下降，呈干涼古氣候特征。本期孢粉組合以草本植物花粉蒿屬與禾本科占優勢，可見藜科、蒲公英屬、菊屬、玄參科、老鸛草屬等，呈現干旱草原古環境特征。木本植物花粉仍以松屬（Pinux）、榆屬（Ulmus）、櫟屬（Quercus）為主，新增樺屬（Betula）、云杉（Picea）、鐵杉（Tsuga）等，耐寒的針葉木本植物（松屬）等在木本植物花粉含量增加，由占總孢粉數的1%升至8%，表明古氣候呈現氣溫存在明顯下降。未見蕨類植物孢子、濕生或水生草本植物，反映古氣候總體為干旱環境，雨水較少。因此，蒿屬—禾本科—松屬期（孢粉組合Ⅱ帶）氣候整體處于溫和干旱草原環境，但古氣溫降低，呈涼爽特征。

（3）蒿屬—禾本科期（孢粉組合Ⅲ帶）

本期孢粉組合以草本植物花粉蒿屬（占孢粉總量的47%）與禾本科（占孢粉總量的19%）占優勢，可見藜科、老鸛草屬、菊屬與玄參科等，反映了相對濕潤草原環境。木本植物花粉少（占孢粉總數的13%），含有少量針葉木本植物（松屬）與落葉闊葉櫟屬，耐寒的針葉木本植物（松屬）等在木本植物花粉含量低，反映了當時古氣候相對比較溫暖。蕨類植物孢子含量增加，見少量中華卷柏、水龍骨科，反映古氣候總體為溫暖濕潤環境。苔蘚孢子數量相對孢粉組合Ⅱ帶有所減少，表明氣候已轉向溫濕。因此，蒿屬—禾本科期（孢粉組合Ⅲ帶）氣候整體處于溫暖濕潤草原環境。

（4）松屬—中華卷柏—蒿屬期（孢粉組合Ⅳ帶）

本期孢粉組合雖仍以草本植物花粉為主，但其占總孢粉數百分比已降至最低61%，蒿屬、十字花科、禾本科與藜科為主要草本植物花粉，見玄參科、百合科、莎草科等。木本植物花粉數量升至最高，占孢粉總數的29%，主要為針葉木本植物的松屬與落葉闊葉榆屬。其中耐寒的針葉木本植物松屬占孢粉總數的20%，反映了當時古氣候較寒冷。低等蕨類數量增至最大，占孢粉總數的10%，包括中華卷柏、鐵線蕨、單縫孢、水龍骨科等。新增灌木連翹孢粉數占總孢粉的6%，十字花科則占到總孢粉的17%，其中連翹喜光，喜溫暖，濕潤氣候，也很耐寒耐干旱，實驗表明連翹可生長在海拔250～2200米、平均氣溫12.1℃～17.3℃[7]，反映氣候相對寒冷濕潤。

三、遺址區沉積物磁化率特征

由于沉積物在成壤化過程中受到溫度、降水量等氣候變化影響，即高氣溫利于氧化作用，降水充足，沉積物風化成壤作用強，易形成強磁性礦物赤鐵礦，沉積物中磁化率含量呈現高值，反之寒冷干旱氣候環境，沉積物成壤程度差，不易形成赤鐵礦，呈現磁化率低值特征。因此，通過測試沉積物中磁化率含量高低反推古氣候的變化，已在第四紀沉積環境研究中廣泛應用[8-14]。

楊官寨遺址磁化率剖面表明，磁化率含量存在三次明顯突變，磁化率高值分別位于淡灰黑色亞粘土（P2）至灰黑色填埋土層（P3），深度處于100～300厘米范圍，表明沉積物成壤化程度強，氣候以溫暖潮濕為主，古氣候更暖濕，植被覆蓋的基本特征，對應了仰韶文化層到夏商歷史階段，而MS低值位于剖面底部與頂部，即深度大于300厘米和0～100厘米范圍，表明楊官寨仰韶文化期前期與夏商文化期之后呈現成壤化較弱，古氣候溫度較冷爽。依據前人提出的磁化率含量與降水量、溫度的回歸方程[15、16]，恢復楊官寨遺址全新世晚期黑壚土沉積期降水量與溫度表明（圖二），全年平均溫度12℃～14℃，年均降雨量700毫米～750，呈現涼爽濕潤的古氣候特征，與孢粉分析結果一致。

四、結論

楊官寨遺址剖面底部距今6000年，地處陜西關中地區，孢粉組合以含大量草本植物與松類木本植物孢粉以及蕨類和苔蘚孢子，含櫟屬、榆屬、樺屬闊葉植物花粉層的特征。結合剖面磁化率資料恢復古氣候與古環境表明：

圖二 楊官寨遺址地區全新世氣溫與降雨量垂向分布圖

1.在距今6000至5400年，處于地質時期全新世，古氣候整體呈現溫暖潮濕特征。同時受東亞東夏季風影響下，古氣溫與降水量也存在明顯波動，廟底溝時期的填埋灰土(165厘米)（P3）之上與半坡四期時代的黑壚土底部135厘米（P21）之下，古氣候為溫暖干旱環境，但自下而上古氣候又向溫暖潮濕轉變，古氣溫與降水量達到最高，楊官寨遺址及周邊陜西關中干旱地區進入濕潤多雨古環境，有利于人類藜科，蒿等作物種植，養殖家畜，在楊官寨遺址環壕G1段G1 : 3（埋深1.1～2.95米）位置見到文物最多，有大量罐、缽、釜、尖底瓶、甕等陶器，紋飾多為素面，少量粗細繩紋、附加堆紋、彩繪，以及大量動物骨、貝殼等也佐證了楊官寨大規模聚落遺址的形成，表現出古人類聚落城池化發展的雛形，為楊官寨遺址古人類廟底溝文化出現提供了基礎。

2.距今5300至4900年，楊官寨遺址進入全新世晚期，蒿屬—禾本科—松屬期（孢粉組合Ⅱ帶）揭示了氣候整體處于較為溫暖潮濕特征，但古氣溫降低，較為涼爽。全年年均降雨量700毫米～750毫米，平均溫度12℃～14℃。但溫度與降雨量整體相對距今6000至5400年全新世逐漸降低，降雨量最低降至600毫米左右，氣溫最低降至11℃～12℃，出現了半坡4期文化；

3.距今3400至2900年，楊官寨遺址古氣候整體處于溫暖濕潤草原環境（蒿屬—禾本科期（孢粉組合Ⅲ帶），降水量與氣溫升至較高位置，僅次于距今6000至5400年的廟底溝文化期，適于人類耕種與畜牧養殖，在楊官寨遺址剖面（P2采樣點）可見含大量陶片的半坡四期文化遺物。在半坡四期時代的黑壚土頂部（P1，30厘米）氣候又轉變為相對寒冷濕潤，屬于松屬—中華卷柏—蒿屬期（孢粉組合Ⅳ帶）。

自第四紀以來在東亞冬季風與夏季風周期性影響下[17]，中國北方地區古氣候整體逐步干冷，但也存在溫暖濕潤的局部氣候環境，古氣候呈現由冷轉暖、降溫、暖濕、較冷的四個階段。適于人類生存的有利氣候條件與人類文化發展息息相關，楊官寨遺址古環境研究不僅揭示了關中地區仰韶文化古代人類聚落形成的背景條件，也為深入研究古人類聚落城池化演變提供有利依據。

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