重大科研突破 科学家揭秘早期粟作农业时空演化的环境机制

记者从中国科学院地球环境研究所获悉，该所联合国内外多家科研机构，研究了黄土高原距今12300年前至2800年前的高分辨率土壤温度变化，结合粟黍作物分布模型模拟，提出土壤温度变化是东亚新石器时代粟作农业时空演化的重要调控因素，为理解中华文明起源演化的环境因素提供了新的科学证据。该成果5月5日在国际学术期刊《美国国家科学院院刊》在线发表。

粟作农业是中华文明起源与早期演化的重要经济基础。中华文明演化呈现“距今一万年奠基、八千年起源、六千年加速”的轨迹，在八千年和六千年之间存在发展缓慢的现象。该时期中国北方的气温和降水处于全新世高峰期，与粟作农业和文明演化进程的“失速”现象相悖，粟作农业演化的环境动力仍是未解之谜。

基于此，研究人员在新石器时代粟作农业发展核心区、黄土高原中部庆阳地区选取黄土沉积（厚约4米）为研究对象建立了高分辨率年代序列。在此基础上开展生物标志物分析，重建了距今约12300年前至2800年前的土壤温度变化历史。通过其与中国北方考古和古气候资料的对比分析，并应用粟黍作物分布模型模拟方法，探讨了全新世土壤温度变化对新石器时代东亚粟作农业时空演化过程的影响。

研究结果显示：

距今8000年前至7500年前，相对较高的土壤温度有利于粟黍种植，在生存压力较大的燕辽地区，古人类率先采用粟黍种植作为重要生计方式。同一时期，在黄土高原古人类的生计仍以狩猎为主。

距今7500年前至6000年前，较高的植被覆盖度与土壤湿度导致土壤温度显著降低，对粟黍种植产生重要影响，该时期燕辽大部分地区已不适于粟黍种植，促使粟作农业发展中心南移至土壤温度更高且适于粟黍种植的黄土高原。

距今6000年前至4000年前，相对温暖且稳定的土壤温度以及较低的植被覆盖度，促进了粟作农业的快速发展与广泛扩张，为中国北方新石器时代晚期文化繁荣奠定了重要经济基础。

本研究建立了东亚地区高年代分辨率的全新世土壤温度变化记录，提出了土壤温度是新石器时代粟作农业发展的重要调控因子，初步阐释了早期粟作农业时空演化的环境机制。研究成果为理解中华文明起源演化的环境因素提供了新的科学证据，有助于推动“中华文明探源工程”的相关研究。