中國史前粟作、稻作文化應對4.2 ka寒冷事件時呈反相模式
當前，我們生活在一個麵臨重大氣候挑戰的時代，研究過去快速氣候事件與人類社會響應的關係，可以為應對未來人類生存場景和增強適應能力提供參考視角。4.2ka事件（4.3-3.9 ka BP）作為一個全球性的寒冷事件，既是全新世-梅加拉亞期（Meghalayan）開始的標誌事件，也與歐亞大陸從兩河流域、到印度河流域諸多古代文明崩潰的時間一致，是研究環境變化和社會可持續發展關係的關鍵時期。
然而，4.2ka寒冷事件，並沒有造成我國中原文化的中斷，中華文明成為唯一延續至今、未曾間斷的古代文明。如何解釋中華文明沒有中斷的原因，前人從我國地理環境格局、旱作-稻作農業的互補等方麵，提出了許多重要的觀點，然而，關於我國史前文化、人口和旱作-稻作農業興衰的詳細時空證據、演化模式及其與4.2 ka氣候環境事件的關係，目前仍然存在許多爭議。
造成上述爭議的原因，主要在於材料方法和理論模型的限製。一方麵，以往研究多采用考古遺址數量或區域性植物考古材料，缺少綜合的連續高分辨率定量研究指標；另一方麵，受事件成因複雜性及學科背景差異的限製，在探討成因機製時很難兼顧環境和社會等多種因素影響。因此建立高分辨率、定量的人口、農業和氣候指標，並開展多學科綜合研究是解決這一爭議的突破點。
中國科學院地質與地球物理研究所賀可洋博士後、呂厚遠研究員、郭正堂研究員等，聯合山東大學靳桂雲教授、王燦教授、北京大學張海副教授及雲南師範大學沈才明教授等，通過建立中國六個文化區的新石器-青銅時代包含4160個碳十四年代數據和336個植物考古數據的數據庫，以及我國包含4.2ka事件信號的定量的古環境記錄（圖1），運用碳十四總和概率密度（SPD）和主要農作物比例的方法，高精度、定量來重建各個區域人口曆史、農業活動及其對4.2ka事件的響應。研究發現：
圖1 中國六個文化區考古碳十四及植物考古數據遺址點分布
（1）人口模式：中國中原-西北部和東南部地區的人口呈現反相模式。中國中原-西北部三個文化區（中原、甘青和遼西）中，甘青和中原文化區的人口在4.2 ka事件期間及之後呈現繁榮，遼西文化區在4.2 ka事件期間衰退但在之後呈現繁榮；而中國東南部三個文化區（海岱、江漢和長三角）人口在5 ka前後已經繁榮，在4.2 ka事件期間及之後陷入蕭條（圖2）。
圖2 中國六個主要文化分區考古碳十四總和概率密度（SPD）曲線
（2）農業生產：4.2 ka事件前後，這一人口反相模式與北方粟作農業興盛和南方稻作農業衰落恰好吻合（圖3）。在中國中原-西北部，種植模式主要是以粟、黍為主，並在4.2 ka事件之後農業呈日益多樣化的趨勢；而在中國東南部，在種植模式中占據重要甚至主導地位的水稻，在4.2 ka 事件之後發生顯著衰退（圖4）。
圖3 考古數據與農作物數據的碳十四總和概率密度曲線（SPD）對比
圖4 中國六個文化分區在4.2 ka事件期間及之後種植模式的轉變
（3）氣候格局：不同地區的人口、農業對4.2 ka事件響應的差異，是氣候異常和文化因素綜合作用的結果。4.2 ka事件期間，中國氣候呈現出“總體變冷”和“北幹南濕”的格局。盡管遼西地區的極端幹旱（年均降水250-300 mm）導致了粟作農業崩潰，但甘青和中原地區降水仍處於粟作農業閾值範圍內（年均降水500-550 mm）（圖5a）。適度的幹旱造成區域內原有湖泊和沼澤的大範圍萎縮，從而擴大了人類居住區和農田的規模，促進粟作農業持續繁榮。與之相反，中國東南部的稻作農業，一方麵受寒冷事件影響造成生態位大幅收縮，另一方麵極端濕潤氣候疊加海平麵上升因素，則會加劇洪水事件發生頻率（圖5e），共同造成海岱、江漢和長三角地區人口和稻作農業的衰落。
（4）文化策略：在環境壓力下不同社會應對措施，也對人口和農業的興衰產生重要影響。4.2 ka變冷事件促進了中亞綠洲通道的開辟，加速了歐亞大陸的作物和技術交流。在麵對外來的小麥/大麥、綿羊/牛、青銅冶金等西亞文化要素時（圖5b），中國西北部的甘青等地區持開放接納的態度，對作物多樣化產生了深遠的影響，促進了多種地貌景觀的開發利用，增加了環境承載能力，緩衝了氣候變化的作用。然而，中國東南部的長江三角洲等地區則是一直局限於本土資源，跨歐亞文化交流對其生業和社會影響微乎其微，而且將過多的精力放在禮儀物品的生產，並爆發多次大規模部落戰爭，極大地浪費和削弱了社會生產力，最終造成東南部人口和農業的衰落。
圖5 中國西北部和東南部古氣候記錄、文化特征、農業水平及人口動態對比
這種差異可能代表了兩種社會演化模式：盡管中國東南部（~4800-4300 cal. a BP）的人口和農業比中國西北部（~3900-3400 cal. a BP）更早達到峰值，但與中國西北部低強度、粗放的粟作農業和分層較低、開放交流的社會相比，中國東南部集約化、專業化的稻作農業和高度分化、高等級的複雜社會，似乎更容易受到氣候事件的影響。
這項工作建立了中國新石器-青銅時代高分率、定量的人口和農業指標，定量化揭示了4000 cal. a BP前後的中國粟作、稻作農業與人口的反相模式，全麵識別和評價了氣候異常和文化交流共同作用下的社會韌性，為深入理解氣候環境變化與中國史前文化變遷的關係提供了重要參考。
