通过陇东地区新石器时代2处文化层剖面及5处文化点的花粉、炭屑、种子的综合研究,重建了陇东地区新石器时代农业发展过程及其环境效应.研究显示,陇东地区早期农业经历了由单一黍作农业向黍、粟混作,并结合水稻、大豆等多样化农业发展过程.旱作农作物黍在仰韶文化早,中期占有绝对的优势,而粟在仰韶文化晚期开始明显增加,在齐家文化时期达到最大值.陇东地区仰韶文化晚期大豆开始栽培,稻作农业在陇东地区出现不晚于4800cal a BP,并延续到约4000cal a BP的齐家文化.新石器时代陇东黄土高原塬面以灌丛草原植被为主,沟谷地带存在云杉-铁杉-栎为主的针阔叶混交林,新石器时代农业活动减少自然植被盖度,促使灌丛草原趋向于单一的蒿属草原.农业活动减弱或消退后,以沙棘、蔷薇科、麻黄、豆科、蒿属、藜科为主的灌丛草原植被得以恢复.
基于黄土高原南部白水河流域下河、南山头、西山、马坡等4处遗址共计2270块木炭记录,结合高精度的AMSC测年,恢复了研究区5.53~4.12 cal.ka B. P.时期木本植被特征和古气候变迁。共存生态因子分析结果和植被组合特征表明该时期的气候整体较今更加暖湿,但在百年尺度上仍存在气候变迁:5.05 cal.ka B. P.以后植被组合中亚热带种属数量及占比的增加表明气候较前一阶段更加暖湿;4.35~4.12 cal.ka B. P.时期的植被组合中耐旱种属比例增多,表明研究区的气候至少在4.35 cal.ka B. P.之前已经转干。研究区气候的变化对文化的发展产生了重要影响,适宜的气候可以促进文化的繁荣与发展;当气候恶化时,农业的发展可在一定程度上延缓文化的衰落,但持续上百年的气候恶化最终会导致文化的衰退甚至消亡。
通过东灰山遗址含文化层沉积物元素地球化学分析,结合高精度AMS^(14)C测年和考古资料,重建河西走廊地区3700~3400 cal BP期间人类活动特征。铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、锶(Sr)和铷(Rb)元素以及Rb/Sr比值显示,东灰山地区3710~3690 cal BP间人类活动强度不大,农业和青铜铸造活动主要出现在3690~3500 cal BP时段,3500 cal BP以后人类活动强度减弱。Rb/Sr比值可作为早期人类活动替代指标,与人类活动强度呈反相关关系。
农业的起源和传播强化了人类适应和改造自然环境的能力,对全球生态系统产生了深刻的影响,并促进了人类文化的发展以及文明的起源。华北地区是粟作农业起源的核心地带,新石器时代以来的考古遗迹众多,文化序列完整,是研究早期作物起源及农业演化的理想区域。本研究在淇河流域植物大遗存分析的基础上,收集了华北地区中全新世9~3 ka B.P.期间粟(Setaria italica)、黍(Panicum miliaceum)、水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)和大豆(Glycine max)5种农作物数据,并结合气候、地貌等信息系统分析了淇河流域中全新世农业结构演化及其对环境的适应过程。研究表明,淇河流域农业经济结构演化特征与整个华北地区相比具有同步性。中全新世以来,适宜的气候环境为农业的发展和传播提供了有利的自然条件,水稻不断向北传播,在6.3 ka B.P.前后已经进入淇河流域,形成以粟、黍、水稻为主的混合农业体系;5.5 ka B.P.前后,随着气候的波动以及湿地的衰退,水稻逐渐退出淇河流域,农业结构演变为以粟、黍为主的旱作农业;3.5 ka B.P.前后随着小麦的传入,该地区形成以粟、黍、小麦为主的传统旱作农业体系。此外,华北地区中全新世以来农业结构的演化与气候环境及地貌之间存在显著的相关性,气候的周期性变化导致生业模式及农作物组合特征适时调整。地貌类型对农业也有着一定的影响和制约作用,对史前聚居点的分布、农业结构都产生了显著影响。
