姜瑩瑩，鄂崇毅，侯光良，孫永娟，

李 凡1，2，趙亞娟1，2，楊 龍1，2

（1.青海師范大學 青藏高原環(huán)境與資源教育部重點實驗室，西寧 810008；2.青海師范大學 青海省自然地理與環(huán)境過程重點實驗室，西寧 810008；3.中國科學院青海鹽湖研究所，西寧 810008）

doi：10.7515/JEE201502004

青海湖江西溝2號遺址炭屑濃度反映的環(huán)境變化與人類活動

姜瑩瑩1，2，鄂崇毅1，2，侯光良1，2，孫永娟3，

李 凡1，2，趙亞娟1，2，楊 龍1，2

（1.青海師范大學 青藏高原環(huán)境與資源教育部重點實驗室，西寧 810008；2.青海師范大學 青海省自然地理與環(huán)境過程重點實驗室，西寧 810008；3.中國科學院青海鹽湖研究所，西寧 810008）

通過對JXG2人類遺址的自然條件、人類活動和不同粒級的炭屑濃度變化分析，研究了全新世炭屑顆粒大小與人類活動的關系。研究結果表明：（1）全新世早期（10.4～9ka BP），細粒（10～50μm）和中粒（125～50μm）炭屑濃度逐漸增加；而在全新世大暖期各個粒徑的炭屑含量在整個全新世總體較低；5ka BP之后，降水減少，氣溫波動大，隨著氣溫的波動，中粒炭屑濃度與之很好地對應。因此中粒（125～50μm）炭屑濃度的變化能較好地與各個時段的自然條件相對應。（2）全新世早期，人類活動逐漸增加，細粒（10～50μm）和中粒（125～50μm）炭屑濃度逐漸增加；人類活動最為頻繁的7～6ka BP，中粒和粗粒（＞125μm）的炭屑濃度增高；4.5ka BP前后新石器文化活躍期，中粒炭屑濃度較為明顯地反映了人類活動。

全新世；炭屑；環(huán)境變化；人類活動

火作為一種獨特且重要的生態(tài)環(huán)境因子，無論在過去還是現(xiàn)在，都對環(huán)境產生著重要影響?；鹧莼涗洸粌H是研究植被與生態(tài)的重要依據(jù)，也是反映氣候變化的重要指標之一（李小強等，2006b）。炭屑作為植物有機體不完全燃燒的產物，常被風和流水從產生地帶到土壤及其他沉積物中保存下來，通過炭屑的定量統(tǒng)計和形態(tài)分析等，可以恢復地質歷史時期火的發(fā)生頻率、強度及其變化（曹艷峰等，2007）。而炭屑總量取決于火的強度，火的強度不僅與當時的氣候條件有關，還與人類活動密切相關?，F(xiàn)有研究多集中在以下幾個方面：（1）炭屑的提取方法，例如：篩選法（Winkler，1985；Millspaugh and Whitlock，1995）、化學分析法（Rhodes，1998；Whitlock and Larsen，2001；黃翡，2002；李春海等，2009）和花粉流程法（Clark，1984；Moore et al，1991；李永化等，2003；曹艷峰等，2005；李小強等，2005；譚志海等，2005）；而大顆粒炭屑一般采用過篩提取，并且多用于環(huán)境考古中（Atahan et al，2008）。（2）炭屑種屬的鑒定：炭屑的L/W值可以大致區(qū)分木本和草本（張健平和呂厚遠，2006）。（3）炭屑的統(tǒng)計方法：濃度法（曹艷峰等，2007）和沉積通量法（黃翡，2002；羅運利等，2006）。（4）巖屑在古環(huán)境研究中的應用（孫湘君等，2000；李宜垠等，2009；譚志海等，2010；李冰等，2012）。在地域上，現(xiàn)有研究多集中在史前人類活動較為集中地，如黃土高原、東北和南海等地區(qū)，對于青藏高原地區(qū)早期的人類活動和炭屑粒徑大小的關系鮮有研究。江西溝2是青藏高原上最早舊石器人類遺跡，本文在結合孢粉、磁化率等環(huán)境指標的基礎上，探究該遺址炭屑粒徑大小與人類活動的關系。

1 剖面及年代

江西溝2號（36°35′25″N，100°17′47″E，3312m）位于青海湖南岸的江西溝鄉(xiāng)，拔湖約118m，高原亞寒帶半濕潤氣候（鄂崇毅等，2013）；現(xiàn)代植被類型為西北真茅、短花真茅；地貌上江西溝2號遺跡（JXG2）見圖1，在小河東側較為開闊的山坡西麓，高出河面約2～3m。通過野外觀察和室內分析自地表至30cm，為淺黃色黃土，含少量細石器等；30～75cm，灰色粉砂質黏土層，含較多細石器、碎骨和陶片等文化遺物；75～110cm，灰黑色粉砂質黏土層，含較多細石器、碎骨等文化遺物（侯光良等，2013）。前人對JXG2做了大量年代學工作（Rhode et al，2007；侯光良等，2013），故本文直接引用已發(fā)表年代結果，見表1。環(huán)境指標對應年代通過絕對年代控制點線性內插和外延的方法獲得。由于2ka BP本遺址出土的人類遺跡較少，故選擇的研究時段為10.4～2ka BP。

2 研究方法

在詳細的野外觀察的基礎上，從地表向下每2cm連續(xù)采樣，到深度110cm深度，共采55個樣品。待樣品自然風干后進行磁化率、粒度、色度、孢粉、炭屑的測定和分析。磁化率測試過程：將樣品碾壓加入到圓柱體塑料容器中，用英國產Bartington MS 2B雙頻磁化率儀測量；粒度、色度的測定參見鄂崇毅等《青海湖江西溝黃土記錄的環(huán)境演變》一文（鄂崇毅等，2013）；孢粉和炭屑的分析采用花粉流程法的重液浮選法（李小強等，2006a），此方法的主要優(yōu)點主要體現(xiàn)在：（1）炭屑的提取與孢粉的提取同時進行；（2）在同一個玻片中對孢粉和炭屑進行鑒定；（3）可以與孢粉數(shù)據(jù)進行比對（李宜垠等，2010）。炭屑的統(tǒng)計方法采用外加花粉法，將樣品中加入石松孢子，石松孢子和炭屑同時統(tǒng)計，定量測定孢粉和炭屑的濃度。根據(jù)炭屑顆粒長軸將其分為3個粒級：粗顆粒（＞125μm）、中粒（125～50μm）和細粒（10～50μm）。炭屑濃度的換算方法為：

W=A/B×C/G

其中：W為炭屑濃度（粒/克），A為統(tǒng)計的炭屑粒數(shù)（粒），B為統(tǒng)計的外加花粉數(shù)（粒），C為樣品中的外加花粉數(shù)（27600粒），G為所取土樣的重量（10 g）。

圖1 JXG2剖面和年代Fig.1 The section of JXG2

表 青海湖JXG2剖面年代結果Table 1 Dating results in JXG2 section

3 結果

3.1 自然條件

在前人對色度（何柳等，2010；Sun et al，2011；石培宏等，2012）、粒度（鹿化煜和安芷生，1998）、磁化率（劉青松和鄧成龍，2009）等環(huán)境指標研究的基礎上，結合青藏高原集成的降水和氣溫，分析JXG2剖面記錄的自然條件（見圖2）。（1）9ka BP之前的早全新世：青藏高原氣溫整體較低；降水比現(xiàn)在多，且有明顯增加趨勢；粒度、磁化率和色度結合表明此期的成壤作用逐漸減弱，到9ka BP成壤作用最小。（2）9～5ka BP：青藏高原氣溫迅速轉暖，并在7ka BP前后達到峰值；降水在9ka BP前后達到峰值，9～5ka BP 雖有下降趨勢，但整體降水量高于現(xiàn)代，6ka BP之后降水迅速下降?？傮w來說，9～5ka BP水熱組合達到最佳狀態(tài)，是高原全新世暖期盛期；同時，粒度、磁化率和色度均表明此期的成壤作用較強。（3）5～2ka BP：青藏高原的氣溫波動較大、冷暖交替頻繁，5～4ka BP溫度迅速降低，4～3ka BP先迅速增大，到3.5ka BP達到極大值，而后又迅速降低，3～2ka BP迅速增大，4ka BP和3ka BP的溫度均低于現(xiàn)代溫度值；降水較為平穩(wěn)，年降水量在350mm左右；環(huán)境指標指示，成壤作用減弱。

3.2 炭屑及人類活動

從JXG2樣方中篩出細石葉、細石片、細石核、刮削器、打制石料和燒火石等石器以及動物碎骨還有少量陶片。本文以石器總數(shù)、骨頭總數(shù)以及陶片數(shù)量為人類活動指標（見圖3），在年代學框架的基礎上，結合侯光良等（侯光良等，2013）對本遺址的研究，發(fā)現(xiàn)：在10.4ka BP，從石器總數(shù)來看，人類已經在JXG2 活動，10ka BP人類活動已經較為頻繁。從石器和骨頭數(shù)量來看，9ka BP 以前的早全新世，數(shù)量還較少，但逐漸增長，暗示人類活動逐漸加強，并已初具規(guī)模；9ka BP之后，細石器和骨頭迅速增加，并在7～6ka BP達到較多，指示全新世的9～6ka BP人類活動迅速增強，并達到鼎盛；6ka BP 之后，石器數(shù)量和骨頭數(shù)量大幅度減少，呈現(xiàn)顯著的衰退趨勢。

圖2 JXG2各環(huán)境指標反映的環(huán)境演變Fig.2 The environmental indicators ref ect the environmental evolvement of JXG2

圖3 不同粒級的炭屑濃度變化及人類活動Fig.3 Change of concentration in different sizefraction of charcoal

細石器炭屑數(shù)據(jù)表明：人類活動已經較為頻繁的10ka BP，中、粗粒炭屑均出現(xiàn)一個小的峰值；人類活動迅速增強的9ka BP前后，中粒炭屑的濃度也迅速增大，并在此時段達到極大值；9～5ka BP人類活動最為頻繁的時期，中粒炭屑的濃度也呈一個高值；5～2ka BP，“細石器文化”（侯光良等，2013）薄弱時期可分為三個小時期：5～4ka BP，粗粒和中粒的炭屑濃度逐漸減小，4ka BP前后均達到較低水平，4～3ka BP，3.5 ka BP前后中、粗粒級的炭屑濃度均有一個峰值，但中粒炭屑濃度的峰值更明顯，3ka BP中粒炭屑濃度又達到一個低值，3～2ka BP，2.5ka BP前后中炭屑濃度出現(xiàn)一個峰值。

4 討論

炭屑濃度作為火活動的直接記錄，揭示了地質時期火活動的頻率、強度及其變化（曹艷峰等，2007）。本文結合孢粉數(shù)據(jù)（見圖4）進行探討。

圖4 JXG2孢粉百分比圖（改繪自侯光良等，2013）Fig.4 The sporo-pollen percentage of JXG2（correcting from Hou et al，2013）

（1）～9 ka BP，氣溫整體較低；降水比現(xiàn)在多，且有明顯增加趨勢，植被稀疏，在自然狀態(tài)下細中粗三個粒徑炭屑濃度低，在9 ka BP前后人類活動增加，125～50μm中粒炭屑濃度增加。加之黃土的沉積速率較快，保存的炭屑量相對較多。

（2）9～5 ka BP，是全新世最為溫暖濕潤的時期。一方面，雖然植被蓋度增高，但由于降水豐富，可燃物的可燃性減小，因此發(fā)生火的概率降低，因而炭屑濃度總體較低；另一方面，古土壤沉積速率較黃土低，因而保存在土壤中的炭屑量少。但在人類活動最為頻繁的6 ～ 7 ka BP中細粒徑的炭屑濃度比這個時段的水平高，6.5 ka BP前后禾本科含量超過草原群落的平均水平，暗示在此生活的古人類可能開始嘗試種植作物，同時在此層位發(fā)現(xiàn)類似渭河流域仰韶文化的陶片，也指示以陶片為代表的農業(yè)成分在不斷增加。

（3）5～2 ka BP，降水減少，氣候向著干旱化發(fā)展，氣溫變動較大，植被退化。由于降水減少，可燃物的可燃性提高，因此在氣候不穩(wěn)定且相對干旱的時期火發(fā)生頻率提高。分布在青藏高原東北緣的新石器文化開始興起，包括馬家窯和宗日文化，宗日文化（活動年代在5.6～4.0 ka BP（陳洪海等，1998））是青藏高原較為成熟、時間較早、且具有土著特點的新石器文化（侯光良等，2013），此期出土較多的陶片和一定數(shù)量的石器，說明古人類在此地生存模式以狩獵和農業(yè)兼具。4.5 ka BP前后各個粒徑的炭屑濃度具有一個峰值，恰好與宗日文化日期相吻合。而3.5 ka BP和2.5 ka BP，較為明顯的中粒炭屑濃度的峰值對應的氣候條件為降水少、溫度高的時期，火發(fā)生概率大大提高。在干旱的氣候背景下，人類活動加速了火的發(fā)生頻率和活動強度。

5 結論

（1）全新世早期氣溫低、降水比現(xiàn)在多，細粒（10～50μm）和中粒（125～50μm）炭屑濃度逐漸增加；而在全新世大暖期各個粒徑的炭屑含量在整個全新世總體較低；5 ka BP之后，降水減少，氣溫波動大，隨著氣溫的波動，中粒炭屑濃度與之很好地對應。因此中粒（125～50μm）炭屑的濃度變化能較好地與各個時段的自然條件相對應。

（2）全新世早期，人類活動逐漸增加，細粒（10～50μm）和中粒（125～50μm）炭屑濃度逐漸增加；炭屑濃度在人類活動最為頻繁的7～6 ka BP，中粒和粗粒（＞125μm）的炭屑濃度與之有較好的對應；4.5 ka BP前后宗日文化活躍期，中粒炭屑濃度較為明顯地反映了人類活動。

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Charcoal concentration ref ect of environment change and human activities in Qinghai-Lake JXG2 relic

JIANG Ying-ying1，2，E Chong-yi1，2，HOU Guang-liang1，2，SUN Yong-juan3，
LI Fan1，2，ZHAO Ya-juan1，2，YANG Long1，2
（1.Key Laboratory of Qinghai-Tibet Plateau Environment and Resource，MOE，School of Life and Geographic Science，
Qinghai Normal University，Xining 810008，China;
2.Key Laboratory of Physical Geography and Environmental Processes of Qinghai Province，
Qinghai Normal University，Xining 810008，China;
3.Qinghai Institute of Salt Lakes，Chinese Academy of Sciences，Xining 810008，China）

Through the analysis of natural conditions，human activities and the change of charcoal concentration in different size fractions，we investigated the relationship between charcoal size and human activities in Holocene.The results showed that：1） Early Holocene（10.4～9 ka BP），the charcoal concentration in fine（10～50μm） and medium-grained（125～50μm） were increasing; each particle of charcoal concentration was lower in the Holocene Megathermal.After 5 ka BP，precipitation decreased and temperature f uctuated，with the f uctuation of temperature，it corresponded well with the medium-grained charcoal concentration.Thus，change of medium-grained charcoal concentration could better correspond to the natural conditions in each period in Holocene.2） Early Holocene，with the increasing of human activities，the charcoal concentration of fine（10～50μm） and medium-grained（125～50μm） were also increasing;during the time（7～6 ka BP） of most frequently human activities，charcoal concentration of medium-grained（125～50μm） and coarse-grained（＞125μm） with a higher peak; at the active time of Neolithic，around 4.5 ka BP，charcoal concentration of medium-grained obviously reacted of human activities.

Holocene; charcoal; environment change; human activities

P534.632

A

1674-9901（2015）02-0098-08

2015-01-07

國家自然科學基金項目（41361047）；青海省科技廳自然科學基金項目（2013-Z-914）

鄂崇毅，E-mail：echongyi@163.com