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中国东南沿海地区7500年前水稻种植的微体化石证据

已有 798 次阅读 2022-11-23 16:02 |个人分类:《中国科学》论文|系统分类:论文交流

农业起源与传播及其背后的气候环境因素一直以来是考古学、地质学和环境学家共同关注的热点和重点科学问题。在中国独特的南稻北粟二元农业格局中,和黄河流域(粟作农业)和长江流域(稻作农业)相比,东南沿海地区并非传统的农业起源中心,但却是农业向台湾地区、东南亚岛屿传播的中转站和跳板。这一传播过程与史前南岛语族人的迁徙高度重合并密切相关,是研究南岛语族人征服东南亚和太平洋岛屿地区的重要考古学证据。

位于中国东南沿海的福建地区是考古学、基因学和语言学研究已经证实的南岛语族起源的重要地区之一,是探索人类与文化从中国大陆向太平洋地区迁徙与传播的重要节点。福建的农业是什么时候、什么样的环境背景下出现的等问题还不清楚,制约了对农业的南向传播路线与过程的认识,相关研究的开展将有助于深入认识南岛语族扩散这一半球尺度上的史前人群迁徙和文化交流过程。

2017年,福建省昙石山遗址博物馆在福州市闽侯县的大坪顶遗址(图1)发现了少量炭化稻(图2),经北京大学14C实验室和美国BETA实验室测试,其年代在7500cal. a BP前后,是目前为止中国东南沿海发现的最早的水稻遗存。但由于遗址发掘面积较小,发现的水稻遗存不多,其是交易获取还是本地种植,是野生还是驯化等问题仍不清楚。

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图1 大坪顶遗址位置

1. 大坪顶; 2. 屏风山和黄瓜山; 3. 壳丘头; 4. 南关里东; 5.咸头岭; 6. 茶岭; 7. 石峡; 8. 老院; 9. 奇和洞; 10.南山; 11. 牛鼻山; 12. 上山; 13. 跨湖桥; 14. 井头山. 红色箭头代表早期稻作农业南传的海上路线


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图2 大坪顶遗址发掘现场、出土陶片及钻孔

(a) 发掘探方及第一期文化墓葬M2; (b) M2出土的夹炭红衣陶片; (c) 遗址钻孔. 红点代表光释光测年深度


基于以上科学问题,福建师范大学东南环境考古中心左昕昕研究员、戴锦奇博士和靳建辉副教授等联合福建工程学院吴卫教授、厦门大学葛威教授和昙石山遗址博物馆王银平副研究馆员等科研人员,对大坪顶遗址不同时期的样品,包括墓葬填土、灰坑、夹炭陶片和遗址钻孔,进行了详细的植硅体分析,试图回答其早期水稻遗存的性质。同时结合当时区域环境背景,特别是海平面和海岸线波动情况,探讨了早期水稻的可能来源与路径。

结果显示,大坪顶一期文化遗存的墓葬填土和早期陶土中都发现了丰富的水稻植硅体,包括水稻双峰型、水稻扇型和并排哑铃型(图3),其中后两类是来自水稻茎叶部的特征型植硅体,指示该遗址早期堆积有大量的水稻茎叶的加入。陶土中的水稻植硅体以及显微镜下所见明显的稻壳印痕,说明水稻秸秆可能是大坪顶先民早期制陶流程中重要的掺合料。人类在长期的迁徙或贸易中不会将体积大和不便运输的水稻副产品(茎叶)随身携带,所以遗址中发现的水稻植硅体如果有来自茎叶的类型,往往会认为该水稻是本地种植的产物。此外,水稻扇型植硅体边缘鱼鳞纹饰统计结果显示,大坪顶一期文化遗存中提取的水稻扇型植硅体边缘鱼鳞纹饰大于等于9个的占所有发现水稻扇型的44%,远超野生稻鱼鳞纹饰大于9个的扇型植硅体比例(图4),说明这些早期的水稻遗存可能是种植由其他区域传播来的已经处在驯化过程中的水稻的产物,将东南沿海农业活动开始的时间从距今5000年前推到距今7500年。

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图3 大坪顶遗址夹炭陶稻壳印痕、炭化稻及水稻植硅体

(a)~(c) 稻壳印痕;(d) 炭化稻; (e) 稻壳双峰乳突; (f), (g) 鱼鳞纹饰<9个的水稻扇型植硅体; (h), (i) 鱼鳞纹饰≥9个的水稻扇型植硅体; (j) 并排哑铃型植硅体; (k) 双峰型植硅体. 黑线代表比例尺20μm

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图4 大坪顶遗址植硅体

h代表M2填土, p代表M2陶土


对比中国南方早期水稻的起源与传播过程,认为大坪顶早期的水稻可能来自长江下游地区,末次冰消期以来不断上升的海平面和后退的海岸线形成的海上通道是促使水稻能在7500cal. a BP前由长江下游传播至福建沿海的关键环境因素。末次冰盛期时,全球平均海平面比现在低130m左右,东海的大陆架普遍出露。末次冰消期至早全新世,海平面快速上升,东海进入了海侵沉积系统,但直至8000cal. a BP前,中国东部海平面仍比现在低,表现在位于现代海平面下3~8m的井头山遗址的发现,以及闽东北沿海乃至福州盆地仍以陆相沉积为主。随着海平面继续上升,整个东海进入高海面沉积系统,井头山遗址的废弃(7800cal. a BP)以及跨湖桥文化的突然中断(7400cal. a BP)可能预示着海平面的快速上升。福州盆地和东南沿海的沉积记录显示在约8000~7500cal. a BP期间,海相沉积扩展,海水入侵福州盆地,形成了古“福州湾”(图1),至此,北方稻农南下的海上通道形成,受不断上升海平面影响下的井头山或跨湖桥人可能沿海上通道南下到达“福州湾”边缘的大坪顶,形成了东南沿海最早的稻作农业。

虽然福建大坪顶遗址提供了东南沿海最早的水稻种植的证据,对理解和认识早期稻作农业南传和区域人群迁徙具有重要意义,但整个福建沿海尚未发现与该遗址同期的文化遗存,期待今后的田野考古有所突破,以提供更多区域内早期水稻种植的证据。另外,大坪顶一期文化之后,直至昙石山下层文化(下限约5500cal. a BP)福建沿海才又出现稻作农业的迹象,中间长达千年的水稻遗存空档期是否意味着水稻向南扩散的停滞?可能需要更多的植物考古学工作来验证。


了解研究详情,请登录期刊官网阅读原文 [点击下方链接可阅读原文]

中文版左昕昕, 戴锦奇, 吴卫, 靳建辉, 葛威, 王银平, 任琳, 林映君, 裴瑶瑶, 谢辉. 2022. 东南沿海地区7500年前水稻种植的微体化石证据. 中国科学: 地球科学, 52(12): 2403-2415

英文版Zuo X, Dai J, Wu W, Jin J, Ge W, Wang Y, Ren L, Lin Y, Pei Y, Xie H. 2022. Microfossil evidence of rice cultivation on the Southeast China Coast 7500 years ago. Science China Earth Sciences, 65(11): 2115-2126, https://doi.org/10.1007/s11430-022-9995-3


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1 杨正瓴

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