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  • 北宋至明清时期长沙古城护城河遗址 孢粉、植硅石组合分析
  • 来源:佘玲珠   发布时间:2013-05-29 10:07:00   
  • 0  引 言

      重建古遗址生态系统是考古学的主要任务之一。近年来,越来越多的国内外学者开始利用孢粉学、植硅石分析来复原古遗址生态条件及其变迁历史。

      孢粉学是古植物学的分支学科。自1930就开始应用于考古研究中,迄至今日,已为众多考古学问题提供了有力的解释,其中就包括重建古遗址自然环境及其变迁历史。

      植硅石是产生于植物中的具有各种形状和大小的含水非晶质二氧化硅矿物颗粒。其在形成过程中可以“复制”细胞体的三维形态,不同植物将产生不同的植硅石形态组合和独特的个体形态。因此,根据植硅石的原地沉积特性及其形态上的种间特异性,对比分析土壤中所含植硅石的大小、形状、种类及丰度,即可推断其母源植物的种类和(或)产量,进而分析和诠释各种沉积环境下的植硅石纪录,并依此复原古代植被环境、气候。

      考古研究中,植物遗骸的发现,很大程度上依赖于特有的埋藏过程和保存条件。孢粉研究长于木本、弱于草本植物的识别和鉴定,且其随风飘散的分布特点,使考古工作者难以确定孢粉的原生地。然而,植硅石对考古遗址植物(尤其是禾草类)历史的记录,则颇为精细和稳定,有着显著的优势。因此,为了有效恢复古代植被和古代环境,将孢粉、植硅石研究相结合是十分有必要的。

      据此,本所将运用孢粉、植硅石相结合的方法分析北宋至明清时期长沙古城东北角护城河遗址的各文化层土壤,并结合田野考古资料和相关文献资料,探讨整个遗址占用期间的生态条件及其变迁历史,以期有助于对其的深入研究。

    1  遗址背景

      2010年,本所在市区芙蓉路、湘春路交界处抢救性发掘了一处北宋至明清时期、位于长沙古城东北角的护城河遗址。该遗址呈东西向弧状分布,由两宋、明清两个时期的护城河河道构成。两宋时期河道宽约6米,长约400米;明清时期河道在两宋时期河道基础上向北扩展。两宋时期河道内的地层堆积主要为青灰色的淤泥,共分为两层。出土遗物有瓷碗、罐、执壶、匣钵等。釉色以清釉为主,亦有褐釉、酱釉、兰釉、铜红窑变釉等。出土瓷碗多为圈足,内外均施釉,外部施釉多不及底。据出土遗物推测,该处河道开凿于北宋初期,主要使用时期为两宋。据《湘城访古》记载: 1924年,长沙进行近代城市建设,为修筑环城马路,该段护城河被填埋(即便河)。

      此遗址所处大环境为湘中丘陵盆地向洞庭湖平原过渡地带,属亚热带季风湿热气候区, 年平均气温在16.8℃~17.3℃之间,年日照时数1610~1750小时,年平均无霜日280天,年平均降雨量1483.6mm,植被属亚热带常绿阔叶林。从遗址的微环境上看,四面均是现代商业建筑,原生植被早已荡然无存,现生植被也主要是人工栽培、移植作物。

    2  样品采集

      该遗址包含两宋和明清两个主要时期的文化堆积。故选择一无风天气,在已去除现代耕作层、有代表性且地层关系明晰的T1探方西壁画上采集了5个土壤样品(见图1),并将每份土样平分为两份,一份做孢粉分析用,一份进行植硅石检测。

      土样具体采集方法是:先用手铲在西壁合适部位刮出新鲜柱状剖面,后按照水平深度考虑地层自下而上逐一采样。对于比较重要、且文化堆积层厚实的第④层,在其偏上、偏下两处各采集一个土样。土样基本情况见表1。检测工作由中国科学院南京地质古生物研究所承担。统计结果见表2、表3,孢粉、植硅石组合图示见图2、图3。

     

     

    图1 护城河遗址T1探方西壁

    表1 土壤样品基本情况

    采样号

    时代

    文化层

    遗址地层描述

    T1-1

    明清

    第①层

    黑灰色粘土,含少量砂,土质较软,内含少量蚌、螺,厚10-60cm

    T1-2

    明清

    第②层

    灰黑色粘土,含少量砂,土质较硬,内含少量蚌、螺,厚20-110cm

    T1-3

    南宋

    第③层

    灰黑色淤泥,含少量砂,土质软,内含大量蚌、螺,厚18-80cm

    T1-4

    北宋

    第④层上部

    灰黑色粘土,含少量砂,土质较硬,内有红褐色土

    T1-5

    北宋

    第④层下部

    灰黑色淤泥,含少量砂,土质松软,第④层厚25-145cm

    表2 护城河遗址孢粉统计

    孢粉样品号

    T1-1

    T1-2

    T1-3

    T1-4

    T1-5

    总数

    210

    248

    235

    275

    284

    木本植物

    51/24.3%

    106/42.7%

    71/30.2%

    83/30.2%

    56/19.7%

    草本植物

    80/38.1%

    114/45.9%

    144/61.3%

    170/61.8%

    193/67.9%

    水生植物

    58/27.6%

    12/4.8%

    5/2.1%

    2/0.7%

    5/1.8%

    蕨类植物

    21/10.0%

    16/6.5%

    15/6.4%

    20/7.3%

    30/10.6%

    木本植物各类型孢粉数量及部分类型所占比例

    松科

    松属

    25/11.9%

    85/34.3%

    52/22.1%

    51/18.5%

    28/9.9%

    麻黄科

    麻黄属

     

     

     

     

    1

    罗汉松科

    罗汉松属

     

     

    2

     

     

    泪杉属

     

     

    1

    1

     

    胡桃科

    枫杨属

    2

    1

     

    2

    2

    胡桃属

     

    3

     

     

     

    金缕梅科

    枫香属

    2

    1

    1

    1

    4

    阿丁枫属

    2

     

     

     

     

    壳斗科

    栎属-落叶栎

    10/4.8%

    8/3.2%

    4/1.7%

    11/4.0%

    11/3.9%

    栎属-常绿栎

    1/0.5%

     

    3/1.3%

    6/2.2%

    3/1.1%

    栗属

     

    1

     

     

     

    栲属

    3

    1

     

     

     

    桦木科

    桦木属

    4/1.9%

    2/0.8%

    3/1.3%

    3/1.1%

    1/0.4%

    榛属

    1

    1

     

    3

    3

    鹅耳栎属

     

     

     

     

    2

    桤属

     

     

     

    2

     

    榆科

    榆属

    1

    2

    1

     

     

    楝科

    楝属

     

    1

     

     

     

    椴树科

    椴树属

     

     

    3

     

     

    杨梅科

    杨梅属

     

     

    1

     

     

    槭树科

    槭属

     

     

     

    1

     

    大戟科

    大戟属

     

     

     

    2

     

    草本植物各类型孢粉数量及部分类型所占比例

    禾本科

     

    38/18.1%

    89/35.9%

    94/40.0%

    103/37.5%

    112/39.4%

    菊科

    蒿属

    19/9.0%

    4/1.6%

    21/8.9%

    28/10.2%

    31/10.9%

     

    3/1.4%

    5/2.0%

    1/0.4%

    3/1.1%

    7/2.5%

    十字花科

     

    4/1.9%

    4/1.6%

    2/0.9%

    7/2.5%

    9/3.2%

    藜科

     

    8/3.8%

    2/0.8%

    9/3.8%

    3/1.1%

    8/2.8%

    百合科

     

    3

     

     

    1

    1

    石竹科

     

     

    3

    2

     

     

    莎草科

     

    1/0.5%

    4/1.6%

    11/4.7%

    17/6.2%

    17/5.9%

    毛莨科

    唐松草属

    1

     

     

     

    2

     

    1

     

     

    2

     

    蓼科

    蓼属

    2

    1

     

     

     

    豆科

     

     

    2

    3

    2

     

    桑科

    葎草属

     

     

     

    1

    2

    蔷薇科

    绣线菊属

     

     

    1

    1

     

     

     

     

     

    1

     

    龙胆科

    龙胆属

     

     

     

    1

     

    芸香科

     

     

     

     

     

    2

    水生植物各类型孢粉数量及部分类型所占比例

    香蒲科

    香蒲属

    57/27.1%

    11/4.4%

    5/2.1%

     

    4/1.4%

    眼子菜科

     

     

    1

     

     

     

    龙胆科

    荇菜属

     

     

     

    2

     

    小二仙草科

    狐尾藻属

    1

     

     

     

    1

    蕨类植物各类型孢粉数量及部分类型所占比例

    里白科

    芒萁属

     

     

     

     

    1

    里白属

    11/5.2%

    6/2.4%

    3/1.3%

    3/1.1%

    4/1.4%

    石松科

    石松属

    5/2.4%

    3/1.2%

    6/2.6%

    8/2.9%

    9/3.2%

    豌蕨科

    鳞盖蕨属

    5/2.4%

    3/1.2%

    2/0.9%

    6/2.2%

    12/4.2%

    凤尾蕨科

    凤尾蕨属

     

    1

    3

    2

    1

    卷柏科

    卷柏属

     

    2

    1

     

    1

    膜蕨科

    膜蕨属

     

    1

     

     

     

    水龙骨科

     

     

     

     

     

    1

    桫椤科

    桫椤属

     

     

     

     

    2

     

    表3  护城河遗址植物植硅石统计

    植硅石样品编号

    T1-1

    T1-2

    T1-3

    T1-4

    T1-5

    尖型

    28/14.4%

    109/64.9%

    137/78.3%

    162/81.0%

    120/93.0%

    棒型

    51/26.3%

    23/13.7%

    7/4.0%

    14/7.0%

    3/2.3%

    导管型

    5

     

    2

    1

    1

    方型

    47/24.2%

    13/7.7%

    13/7.4%

    11/5.5%

    3/2.3%

    扇型

    9/4.6%

    8/4.8%

    6/3.4%

    4/2.0%

     

    稃皮单突起型

    1

     

     

    1

    1

    水稻稃皮双突起型

    21/10.8%

    12/7.1%

    9/5.1%

    1/0.5%

    1/0.8%

    长鞍型

    1/0.5%

     

     

    3/1.5%

     

    多铃型

    2

     

     

    1

     

    哑铃型

    9/4.6%

     

     

     

     

    短鞍型

    3/1.5%

     

     

    2/1.0%

     

    不规则型

    10

    3

    1

     

     

    刺状棒型

    5

     

     

     

     

    水稻哑铃型组合

    2/1.0%

     

     

     

     

    总数

    194

    168

    175

    200

    129

     

    图2 护城河遗址孢粉组合图示

    图3 护城河遗址植硅石组合图示

    3  孢粉记录所反映的古环境演变

      依据各文化层样品孢粉组合特征,结合文献资料,该遗址及周边地区自北宋至明清的气候和环境演变讨论如下:

      T1-5样品所处文化层:孢粉组合显示,此时遗址周边山地、丘陵高地发育着松、落叶栎、桦木、枫香、常绿栎等组成的亚热带常绿落叶阔叶林,林下散生着灌木,林下地被层生长着热带亚热带蕨类植物,如石松、鳞盖蕨和里白等,坡地上分布着大量野生禾草,蒿、藜科、十字花科和莎草科等草本植物随处可见,河道水域及附近沼泽湿地,生长着香蒲等水生植物。与北宋晚期文化层相比,此阶段木本植物含量较低,这可能与北宋初期修筑护城河时大量砍伐、使用周边树木有关。

      T1-4样品所处文化层:喜湿的蕨类孢子、水生植物含量减少,显示气候转冷。

      T1-3样品所处文化层:孢粉组合所反映的气候变化信息不明显。

      T1-2样品所处文化层:水生草本植物减少,喜冷湿的蓼科植物出现,指示偏冷气候。水生植物比重持续增加,于明清时期该河道扩展史实相符。

      T1-1样品所处文化层:喜湿的蕨类孢子、水生植物比重据增,草本植物减少,反映气候回暖。草本植物蒿、藜科、蓼科等的大量出现,标志着遗址和周边地区应已有农业的出现。松属木本植物含量剧减,当于人类活动干扰有关。

    3.2  植硅石分析

      一般来说,草本植物中的植硅石含量高于木本植物;草本植物中又以禾本科植物的植硅体最为丰富,有关研究也最为系统。因该遗址植硅石主要以禾本科类型为主,故下面就几种主要类型,简单阐述其植物学和生态学意义:①哑铃型:主要起源于黍亚科、芦竹亚科,少量来自稻亚科,指代暖湿或受温带季风影响地区的环境;②扇型:除早熟禾亚科外,其他亚科均有发现,但以芦竹亚科、竹亚科及水稻等的扇形特征明显,反映暖湿气候,与前者相比,扇形更适宜偏湿环境;③短鞍型:多产于画眉草亚科,指示暖干的气候;④长鞍型:主要起源于竹亚科,表征暖湿的气候条件。

      通过对遗址5个样品的植硅石分析,共鉴定出14个形态类型。除上述描述的几种主要类型及水稻稃皮双突起型、水稻哑铃型组合外,其他类型环境意义不大。依据遗址各文化层植硅石分布情况,护城河遗址自北宋至明清的气候和环境演变描述如下:

      T1-5样品所处文化层:水稻稃皮双突起型出现,表明该时期遗址周边可能已有水稻种植。反映寒冷气候条件的齿型、帽型植硅石不可见,指示温暖气候。

      T1-4样品所处文化层:扇形(2.0%)、长鞍型(1.5%)、短鞍型(1.0%)出现。反映遗址周边植被类型较前期丰富,早熟禾亚科、竹亚科和画眉草亚科植物出现。

      T1-3样品所处文化层:长鞍型、短鞍型等消失。反映气候偏冷。水稻稃皮双突起型(5.1%)含量显著增加,表明遗址周边水稻种植面积增大。

      T1-2样品所处文化层:水稻稃皮双突起型(7.1%)含量持续增加,反映遗址周边水稻种植面积继续增大。

      T1-1样品所处文化层:水稻哑铃型组合、哑铃型、长鞍型和短鞍型等大量出现。表明气候回暖,黍亚科、早熟禾亚科等喜暖湿植物大量生长。水稻稃皮双突起型(10.8%)含量大幅度增加,显示遗址周边水稻种植应已有一定规模。  

      结合孢粉分析结果可知,整个遗址占用期间气候较为暖湿,但气候仍有一定的变化,北宋至明清气候变化总的趋势为暖湿→转冷→回暖。

      有资料显示,公元965-994年,中国气候出现极暖期;公元1100年-1260年,是中华文明历史的第三个寒冷期;公元1260-公元1400年,是中华文明历史的第四个温暖期,但此次不如隋唐时期那样温暖,时间也较短;公元1400年-公元1870年,是中华文明历史的第四个寒冷期,且以公元1580年-1670年最冷,1670年,长江都几近封冻。 公元1870年-公元1900年,气温回升期。显然,该遗址北宋至明清时期气候的变化趋势与此吻合。

    5  结论

    孢粉、植硅石组合分析表明:

      1)长沙古城护城河遗址占用期间,周边山地、丘陵高地发育着松、落叶栎、桦木、枫香、常绿栎等组成的亚热带常绿落叶阔叶林,林下散生着灌木,林下地被层生长着热带亚热带蕨类植物,如石松、鳞盖蕨、里白等,坡地上分布着大量野生禾草,蒿、藜科、十字花科和莎草科等草本植物随处可见,河道水域及附近沼泽湿地,生长着香蒲等水生植物。

      2)遗址所处大环境自北宋至明清气候总的变化趋势为暖湿→转冷→回暖。

      3)北宋文化层中水稻稃皮双突起型植硅石的出现,表明当时遗址附近可能已有水稻种植,且种植面积随时代递增。

     

      

    (佘玲珠)