中新網北京1月19日電 (記者 孫自法)中國北方是黍粟(俗稱糜子、穀子)農業起源中心，也是中華文明起源和發展的核心地區之一。黍粟農業如何從中國北方起源？儘管這一跨學科問題長期受到學界廣泛關注，但目前認知仍未統一。
中國科學院古脊椎動物與古人類研究所(中科院古脊椎所)研究團隊聯合中外同行最新完成的一項研究成果認為，不斷好轉的自然環境生態背景和早期人類的持續管理或栽培行為，共同驅動了中國北方地區以黍粟為代表的旱作農業起源。
查海遺址剖面相關對比圖。王建供圖
黍粟屬於“小粒”碳四類型作物
不同於歐亞大陸小麥和水稻等馴化作物，黍粟屬於為數不多的“小粒”碳四(C4)類型作物，其植物同化固定二氧化碳時生成的最初產物為四碳化合物，該類植物相比於常見碳三植物具有更高的固碳效率。這兩種作物如何成為早期人類優先栽培的馴化對象？自然和人類兩類因素怎樣影響黍粟農業的起源和形成？兩者在這一過程中相對重要性隨時間如何變化？
針對上述科學問題，中科院古脊椎所/生物演化與環境卓越中心和天津大學地球系統科學學院、德國哥廷根大學通過合作研究，近日在國際地學領域知名學術期刊《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)上發表研究論文，探討早期人類行為與區域自然生態背景兩者在旱作農業起源過程中相對角色的演變，這對理解中國北方黍粟農業的起源機制、農業文化演變與氣候環境變化具有重要科學意義。
早期人類管理種植碳四作物能力持續增強
論文通訊作者、中科院古脊椎所周新郢研究員接受採訪介紹說，研究團隊基於穩定碳同位素、花粉、炭屑以及高精度放射性碳測年等多指標記錄，對新石器時代早期(距今約1萬至7000年)東北查海遺址農業歷史進行深入研究，並在此基礎上收集目前已發表的碳同位素和考古學數據，論證了全新世(距今1.17萬年以來)期間中國北方的區域碳四生物量(碳四植物的相對百分比，可指示自然生態環境背景)與黍粟為主的碳四農業歷史的相互關係。
研究顯示，相比於北方區域其他各類自然沉積物，查海遺址多期文化層具有較高的碳四生物量估值，這種差異不能僅憑自然氣候因素的變化進行解釋，此外花粉、炭屑和植物遺存等記錄，也指示全新世早中期的人類活動包括農業活動和森林砍伐等行為。
周新郢指出，結合查海遺址磨石表面高比例碳四植物澱粉粒以及現代碳四作物種植實驗等證據，研究人員認為新石器時代早期查海地區存在耕作種植和土地清理等行為，符合已有的狩獵採集到農業耕作連續模型。進一步研究發現，查海遺址文化層與周邊自然沉積物的碳同位素差值在全新世期間逐步增加，與黍粟遺存等植物考古數據所揭示的馴化過程近乎同步，由此表明早期人類管理種植碳四作物能力持續增強。
自然環境背景和人類行為共同驅動黍粟馴化
論文第一作者、中科院古脊椎所博士生王建補充道，為從更大時空尺度評估黍粟馴化過程中人類和自然因素的相對影響變化，研究團隊進一步建立首張中國北方1.4萬年以來的碳四生物量等值線圖，並彙總已有考古遺址和黍粟遺存年代數據。對比結果顯示，全新世早中期東北碳四生物量的變化與黍粟農業的起源和發展大致同步，這種同步關係受北半球中高緯度降溫影響於距今4000年左右不復存在，可能預示在一定碳四生物量閾值內，人類因素開始取代自然因素在黍粟農業中扮演更為重要的角色。
研究團隊負責人、中科院古脊椎所李小強研究員認為，以上研究結果表明，較高碳四生物量的自然環境背景和人類對碳四植物的持續管理或栽培行為，共同驅動了中國北方地區碳四農業的起源。碳四生物量的增長，有助於提高潛在碳四作物(包括黍粟及其野生祖本)的數量和多樣性、維持相對安定的史前人類定居環境、增加人類管理種植各種碳四植物的練習嘗試機會。
李小強表示，中國北方部分地區在氣候好轉後率先實施碳四植物集約化利用策略，最終導致早期碳四農業的出現和人口的增長。同時，人口膨脹引起的糧食供需矛盾增大又進一步促進黍粟農業的集約化和推廣。這種正反饋機制顯示一種漸進的共同進化模式，而碳四生物量與黍粟遺存首個峰值約2000年的偏差，也再次證實野生植物馴化是一個延續數千年的過程。(完)
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