2015, Vol.35
1 引言
泥河湾盆地(39°00′～40°20′N，112°15′～115°10′E) 位于我国山西省与河北省的交界地带，由于沉积有自更新世早期以来的湖相地层而得名。盆地东西长80余公里，南北宽约27km，总面积约9000km2，平均海拔1000m左右，桑干河自西南向东北蜿蜒贯穿整个盆地[1]( 图1a)。盆地内有国际地质考古界公认的第四纪标准地层，自20世纪初被发现伊始即受到国内外地质学、 地貌学、 古生物学、 古人类学及考古学等多学科专家的极大关注[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]。其研究价值可与世界公认的人类起源地——东非的奥杜维峡谷相媲美。目前泥河湾盆地的研究多侧重于更新世时期古人类生存和演化的有关问题，全新世以来的相关研究较少。
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图 1 研究区地理位置和植被概况图 (a)地理位置和地形地貌；(b)研究区现代植被分布图， 据张新时[38]《中华人民共和国1 ︰ 100万植被图》改绘 Fig. 1 Location and vegetation of the study area. (a)Location and landform；(b)Modern vegetation distribution in the study area |
全新世作为与现代人类最密切的一个地质历史时期，也是人类现代文明飞速发展的时期，人类活动对地球表层生态及环境产生了广泛影响[20, 21, 22]。研究全新世以来人类活动对植被和环境的影响，是预测和应对未来气候和环境变化的重要依据。
我国地形地貌复杂，又处于复杂多变的东亚季风控制范围内，不同区域气候具有明显的区域差异。华北地区利用孢粉对全新世古气候-古环境开展的研究虽已有很多[23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30]，但多数分辨率较低。此外，由于高分辨率的古气候-古环境变化研究的不足，对突发气候事件出现、 持续的时间及其涉及的范围难以进行深入探究； 同时，研究区内对全新世以来人类文明与气候和环境关系研究的较少，在该区域开展全新世以来人类活动与气候变化等相关方面研究具有重要意义[31, 32, 33, 34, 35, 36]。
本文通过对桑干河南岸籍箕滩剖面较高分辨率的孢粉、 炭屑及磁化率分析，重建了泥河湾盆地籍箕滩剖面6400cal.a B .P. 以来的植被演替、 气候变化和人类活动状况。
2 研究区概况 2.1 地理位置籍箕滩剖面(JJT，40°6′46″N，114°26′54″E) 位于泥河湾盆地中部，桑干河南岸，阳原县马圈堡乡籍箕滩村北约200m处，海拔850m( 图1a)。西距阳原县城约23km，东北距虎头梁约7.5km[37]。剖面所在地貌部位为桑干河二级阶地，源自南山向北流入桑干河的季节性河流切割二级阶地，揭露出剖面地层。
2.2 植被与气候研究区地带性植被为森林草原和干草原，植被垂直分布规律明显，地势由高到低分别为: 海拔2700～1800m 植被是以油松(Pinus tabuliformis)和华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)等为主的温带针叶林带； 海拔2000～1500m为以白桦(Betula platyphylla)、 山杨(Populus davidiana)、 麻栎(Quercus acutissima)、 小叶杨(Populus simonii)等为主的落叶阔叶林带，以及虎榛子属(Ostryopsis)、 刺玫(Rosa davurica)、 绣线菊(Spiraea salicifolia)等为主的灌丛； 海拔1800～1200m 为以长芒草(Stipa bungeana)、 茭蒿(Artemisia argyi)、 百里香(Thymus mongolicus)等为主的丛生禾草草原； 受人类活动影响，地势较低平的河流阶地目前为农垦带，分布着一年一熟粮食作物及耐寒经济作物和落叶果树园； 粮食作物以春小麦(Triticum aestivum)、 莜麦(Avena nuda)、 荞麦(Fagopyrum esculentum)、 马铃薯(Solanum tuberosum)、 胡麻(Linum usitatissimum)等为主，落叶果园则以桃(Amygdalus persica)、 李(Prunus salicina)、 杏(Armeniaca vulgaris)等农作物和果蔬为主； 荒山坡地以酸枣(Ziziphus jujuba var. spinosa)、 荆条(Vitex negundo var. heterophylla)、 黄背草(Themeda triandra)和蒿属(Artemisia)等灌草丛为主，河谷低洼地带为温带禾草和杂草盐生草甸( 图1b)[38]。
研究区属温带半干旱与暖温带半湿润区的过渡地带，受东亚季风及干冷大陆性气团交替影响，具明显季节性[39]。春季干旱少雨多风沙，夏季炎热短促多雷雨，秋季凉爽较湿润，冬季漫长而寒冷[40]。据阳原县气象站资料，多年平均气温7.7℃，最热月平均气温29℃，最冷月平均气温-16℃； 年均降水量300～500mm，主要集中在6～9月( 图2)。
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图 2 阳原气象站逐月气温、 降水分布图(1980～2010年) Fig. 2 Monthly temperature and precipitation distribution of Yangyuan weather stations in 1980～2010 |
剖面出露厚度为670cm，未见底( 图3)，底部为粗颗粒的黄沙，有水渗出。本文分析测试的样品采自剖面上半部(即0～305cm)。根据沉积物色泽及沉积相，自上而下将地层划分为2段( 图3b):0～164cm为河流冲洪积相，以次生黄土为主； 164～305cm为牛轭湖湖相沉积，其中164～190cm为灰色粉砂质粘土； 190～305cm为黑色-灰色粉砂质粘土。
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图 3 籍箕滩剖面基本信息 (a)采样剖面概况；(b)岩性及年代-深度模式 Fig. 3 Basic information of Jijitan profile. (a)Sampling of the profile；(b)Depth， lithology and age |
样品采集用铝制容器将305cm以上地层全部取回后，实验室进行样品切割。0～164cm次生黄土层以5cm间距切割，164～305cm牛轭湖相沉积以2cm间距切割，共获得土壤样品104个，切割后放入冰柜中保存。孢粉分析取样，次生黄土地层以10cm间距取样，牛轭湖相地层以2cm间距取样，共52个； 炭屑分析选取剖面164～290cm牛轭湖相地层，仍以2cm间距取样，共计22个炭屑样品； 磁化率分析，次生黄土地层以5cm间距取样，牛轭湖相地层以2cm间距间隔取样，共69个( 表1)。
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表 1 籍箕滩剖面样品采集及沉积物14 C测年结果 Tab.1 Sample collection and AMS 14 C dating of the sediment in Jijitan profile |
为了确定籍箕滩剖面0～305cm地层的年代，从地层中选取了4块泥质样品送交日本名古屋大学年代测试中心AMS 14 C 实验室进行放射性碳年代测定，实验室测试结果经高精度 14 C-树轮曲线校正，得到最终的日历年代(BC)。最后以2σ误差范围的年龄均值( 表1)，采用线性内插计算出剖面各样品的年代( 图3b)。AMS 14 C 测年表明剖面底部(305cm处)的年代约为6400cal.a B.P . ，根据剖面所处的地貌部位和剖面顶部65～70cm处的AMS 14 C 年代 2117±60cal.a B.P . ，我们推测籍箕滩剖面顶部地层沉积的年代约为2000cal.a B .P.(详情见5.1年代讨论部分)，据此推测，籍箕滩剖面0～305cm地层形成于6400～2000cal.a B .P.。
3.3 孢粉与炭屑分析实验室孢粉分析，次生黄土样品取干重200g，牛轭湖相灰色粉砂质粘土样品取干重50g，黑灰色粉砂质粘土样品取干重10g。孢粉提取采用常规的HCl-NaOH-HF处理法[41]，化学处理前每个样品中加入一粒现代石松孢子片(27637±563粒)，以计算孢粉浓度。
孢粉鉴定过程中，发现164cm以上地层炭屑含量极少，故炭屑分析选取剖面164～290cm牛轭湖相地层。炭屑分析采用HCl-HF处理，去除样品中的碳酸盐类以及二氧化硅成分，然后将样品过100μm筛网，去除小于100μm的炭屑和杂质，每个样品加入一粒石松孢子片，以计算炭屑浓度。
孢粉鉴定和炭屑统计均在Leica DM5500B光学生物显微镜下完成。孢粉放大400倍，每个样品鉴定统计孢粉化石400粒以上； 炭屑统计放大200倍，每个样品统计石松2000粒以上，或大于125μm炭屑200粒以上。以往研究显示大于125μm的炭屑指示当地森林火灾或人类用火情况[42, 43, 44, 45]，故本研究只统计了粒径大于125μm的炭屑。孢粉鉴定主要参考《中国植物花粉形态》[46]和保存在河北师范大学泥河湾考古研究院环境考古实验室的现代孢粉标本。
3.4 磁化率分析实验室磁化率样品分析，将采集的样品在鼓风干燥箱中以30℃温度烘干，在不损伤颗粒结构的前提下进行研磨，然后置于等体积的无磁性立方体塑料盒(2×2×2cm3)中压实称重并编号。使用英国Bartington公司生产的MS2型磁化率仪对每个样品进行测量，为保证测试精度，每个样品均重复测试3次，然后求出其算术平均值。
3.5 数据处理 3.5.1 磁化率计算磁化率仪测量的结果为体积磁化率к(SI)，低频磁场(0.47kHz)测得的结果为低频体积磁化率(кlf)，高频磁场(4.7kHz)测得的结果为高频体积磁化率(кhf)。而环境研究常用的磁化率参数为质量磁化率，故用换算公式:χ=к/ρ，转换成质量磁化率，式中χ为质量磁化率，к为体积磁化率，ρ是样品的物质密度，单位为kg/m3。
3.5.2 孢粉计算陆生植物孢粉百分比计算以鉴定的所有陆生植物花粉总数为基数，水生和蕨类植物百分比计算以鉴定的所有孢粉总数为基数。选择剖面中孢粉含量大于2 % 、 生态意义较大的孢粉属种绘制百分比图，孢粉图谱由 Tilia 软件绘制，并利用聚类分析对孢粉百分比数据分带。
3.5.3 PCA分析主成分分析(Principal component analysis，简称PCA)是一种常用的分析、 简化数据集的数学分析方法，通过保留低阶主成分，忽略高阶主成分，从而保留数据的最重要方面。应用在孢粉学研究中可以使影响孢粉组合的主要孢粉类型突出，使研究结果更直观。本研究应用PCA分析来区分不同时期孢粉组合的差异，从而提取孢粉数据蕴含的环境信息。PCA分析在CANOCO 4.5软件中完成。
4 研究结果 4.1 磁化率磁化率曲线与剖面岩性变化非常吻合( 图4)，可以明显地分为两段: 上半部(0～164cm)粗颗粒的次生黄土沉积物磁化率值较高，变化范围为44.43×10-8～74.45×10-8 m3/kg，平均值为59.7×10-8 m3/kg； 下半部(164～305cm)细颗粒牛轭湖相沉积物磁化率值较低，变化范围为5.88×10-8～8.89×10-8 m3/kg，平均值为6.7×10-8 m3/kg。
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图 4 泥河湾盆地籍箕滩剖面孢粉百分比 Fig. 4 Pollen percentages diagram of Jijitan profile in Nihewan Basin |
孢粉分析结果显示，52个样品中共鉴定统计各类孢粉化石42170粒，分属于62个(科)属。其中包括乔木植物花粉16个(科)属，主要有松属(Pinus)、 云杉属(Picea)，桦木属(Betula)，栎属(Quercus)等； 灌木植物花粉7个(科)属，以胡颓子属(Elaeagnus)、 木犀科(Oleaceae)为主； 旱生草本植物花粉32个(科)属，多为蒿属、 禾本科(Poaceae)、 藜科(Chenopodiaceae)、 菊科(Asteraceae)、 十字花科(Cruciferae)、 唐松草属(Thalictrum)、 蔷薇科(Rosaceae)、 麻黄属(Ephedra)、 柽柳属(Tamarix)等； 水生(包括湿生)植物花粉2个(科)属，为狐尾藻属(Myriophyllum)和香蒲属(Typha)。蕨类植物孢子较少，主要为卷柏(Selaginella)、 中华卷柏(Selaginella sinensis)、 三缝孢(Triletes)和单缝孢(Monoletes)这4个(科)属，此外还有1个藻类属，即环纹藻属(Concentricystes)。从孢粉组合的组成成分上看，孢粉植物类型种类较少，与当地现生植物种类相近。使用CONISS软件对孢粉百分比数据进行有序聚类分析，将籍箕滩剖面孢粉谱从下至上，从老到新划分为3个主带和5个亚带( 图4)。
孢粉带1(305～230cm，6400～5800cal.a B .P.)：
本带乔木花粉含量为整个剖面中最高(8 % ～82 % ，平均51 % )，主要是以松和云杉为主的针叶树种。草本植物花粉相对较低(18 % ～90 % ，平均48 % )，主要为禾本科、 蒿属、 藜科、 唐松草属等。灌木、 水生草本、 蕨类孢子及藻类含量较低，平均含量均不及0.04 % 。根据孢粉组合变化，孢粉带1可划分为1-1和1-2 两个亚带。
1-1带(305～260cm): 花粉平均浓度为4500粒/g。乔木花粉含量平均为40 % ，主要为松属(平均39 % )，其次为云杉属，以及栎属、 椴属(Tilia)和桦属等阔叶树种； 草本植物花粉含量较高，平均值达58 % ，主要有禾本科、 蒿属，藜科和唐松草属等。
1-2带(260～230cm): 与带1-1 相比，花粉浓度有所增加，为7000粒/g。乔木花粉百分比迅速上升(平均为68 % )，仍以松为主，云杉含量较带1-1略有增加，其他乔木花粉变化不明显。草本植物花粉平均含量为30 % ，以禾本科和蒿属为主，藜科和唐松草次之，但含量都明显减少。
孢粉带2 (230～165cm，5800～4000cal.a B .P.) ：
本带花粉浓度下降，平均600粒/g。同时乔木花粉含量减少(5 % ～37 % ，平均19 % )，仍以松属为主，偶有少量云杉属、 桦属和椴属出现。草本植物花粉较前有明显增加(80 % )，蒿属达整个剖面最高值，唐松草属略有增加后又迅速减少为0，其他(科)属无明显变化。
孢粉带3 (165～0cm，4000～2000cal.a B .P.) ：
本带孢粉浓度再次降低，平均仅110粒/g，为整个剖面最低值。乔木花粉含量(1 % ～30 % ，平均10 % )进一步减少，草本植物花粉含量占优势(32 % ～93 % ，平均65 % )。藜科花粉明显增多，蒿属较孢粉带2略有下降，禾本科花粉也逐渐降低，十字花科、 唇形科(Labiatae)、 毛茛科(Ranunculaceae)等偶有出现。灌木花粉含量较前略有增加(平均1.3 % )，主要有胡颓子属、 麻黄、 蔷薇科等。蕨类孢子也有所增加，主要为中华卷柏，及少量单缝、 三缝孢子。根据乔木花粉的变化，孢粉带3可划分为3-1 和3-2 两个亚带。
3-1带(164～80cm): 乔木花粉含量下降(平均为10 % )，但落叶阔叶种类较孢粉带2 增多，主要为桦木属、 栎属、 椴属、 榛属等。
3-2带(80～0cm): 乔木花粉较3-1 带略有上升(平均为18 % )。藜科花粉达到整个剖面最高值。
4.2.2 PCA分析结果为了探讨研究区陆生植被的演化过程，对籍箕滩剖面孢粉百分比数据进行排序分析。根据孢粉百分比数据DCA分析结果，选择其适合的排序模型，结果显示4个排序轴中梯度最大值介于3～4之间，表明单峰模型与线性模型均适合籍箕滩剖面孢粉组合序列。据此，本文对21种主要孢粉类型(最小含量＞2 % ，出现次数＞5次)的百分比含量进行PCA排序，第一轴和第二轴包含的孢粉数据信息分别为48.2 % 和21.7 % ( 表2)。
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表 2 PCA分析得分值 Tab.2 PCA analysis score |
按照孢粉类型-样品的PCA排序( 图5)，可将21个主要孢粉类型分为3个生态组:(1)松属、 云杉属、 唐松草属和禾本科；(2)菊科、 蒿属、 椴属；(3)藜科、 蔷薇科、 十字花科、 毛茛科、 虎耳草科(Saxifragaceae)、 唇形科、 桦木属、 木犀科、 豆科(Fabaceae)、 柳属(Salix)、 栎属、 榛属(Corglus)、 胡颓子属。Axis 1较好的体现出了籍箕滩剖面植被的演化过程，从正方向到负方向，逐渐由森林植被变为草原植被； Axis 2则更多的体现的是气候的变化，从负方向到正方向总的趋势为暖湿到冷干。
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图 5 主要孢粉类型-样品PCA排序图 Fig. 5 PCA sequencing diagram of the main pollen types-samples |
炭屑含量变化较大，孢粉带1-1，大于125μm的炭屑含量较高； 带1-2，炭屑含量逐渐降低； 孢粉带1-2向孢粉带2过渡处又迅速升高； 孢粉带2，炭屑含量迅速降低，并再无回升(见图4)。
5 讨论 5.1 籍箕滩剖面的年代和沉积速率吴忱等[47]认为泥河湾盆地桑干河二级阶地形成于25000～5000cal.a B.P . ，一级阶地形成于5000～3000cal.a B .P.。籍箕滩剖面位于桑干河二级阶地上，其开始年代应介于25000～5000cal.a B .P. 之间。剖面未见底，300～310cm的年代为6420cal.a B.P . ，对应二级阶地形成的年代。作者在野外对籍箕滩剖面周围地貌进行了详细调查，发现籍箕滩剖面二级阶地后缘与三级阶地前缘交接处的陡坎比其他地方深而明显，说明二级阶地发育时桑干河在这里冲出一个河湾，河流改道后，形成牛轭湖。牛轭湖脱离桑干河影响后，只接受了南面山地发育的季节性短小溪水沉积，故沉积速率较慢。剖面顶部65～70cm处的AMS 14 C 测年为 2120±60cal.a B.P . ，似乎表明，一级阶地乃至现代河漫滩发育初期，籍箕滩剖面一直在接受沉积。一级阶地形成后，河流坡降进一步增大，沉积速率加快，才迅速将牛轭湖填满。根据剖面65～70cm处的AMS 14 C 年代，我们推测籍箕滩剖面顶部地层沉积的年代约为2000cal. B.P.。据此推算，籍箕滩剖面牛轭湖相地层(164～305cm)的沉积速率为36cm/ka，河流冲洪积相地层(0～164cm)的沉积速率为134cm/ka。
5.2 籍箕滩剖面花粉的来源辨别籍箕滩剖面花粉的来源是正确解释花粉组合的前提。孢粉带1和带2对应剖面164～305cm地层，沉积物为牛轭湖相沉积，其花粉来源应以风力搬运的当地和区域花粉为主； 其沉积物颗粒较粗(以粉砂为主)，表明发源于南山的季节性小溪携带的花粉对其也有影响，地层中出现的云杉植物花粉也说明了这一点。现代的云杉植物生长在泥河湾盆地东南小五台山海拔1600～1800m、 降雨量600mm以上的山地[48]。籍箕滩剖面南部山地海拔虽也达1600m左右，但山地面积小，无更高山峰，降水量不足600mm(根据多点气象站资料内插)，无云杉植物生长。籍箕滩剖面出现的云杉植物花粉说明了两点: 首先，云杉花粉沉积时期，泥河湾盆地气候湿润，籍箕滩剖面南部山地有云杉林生长； 其次，籍箕滩剖面上游的溪水将南部山地生长的云杉花粉带到牛轭湖中沉积下来。孢粉带3对应剖面0-164cm地层，沉积物为河流相冲洪积沉积，主要为溪水从南部山地带来的花粉，山区植物类型较多，故花粉类型增多； 冲积物沉积速率快，故花粉浓度较低[49]。但由于南部山地距籍箕滩剖面不足10km，故其花粉组合也是区域气候和区域植被的真实反映。
5.3 古气候和古植被籍箕滩剖面孢粉组合和磁化率曲线表明，研究区6400cal.a B .P. 以来的古植被和古环境经历了3个主要阶段。
阶段一(孢粉带1:6400～5800cal.a B .P.)，孢粉组合显示，这一阶段木本植物花粉含量较高，草本植物花粉含量较低，孢粉浓度为整个剖面最高值。推测此时气候温暖湿润，发育了以松树为主的针阔混交林，林下及周边生长着禾本科、 蒿和唐松草等为主的草本植物。需要说明的是本带花粉组合中出现了一定量的云杉花粉，表明南部山地有云杉林生长。云衫喜冷湿的生态环境，说明此时降水更多，适合云杉生长。这一阶段磁化率值较低，平均6.4×10-8m3/kg，同样指示了一个暖湿的环境。其中孢粉带1-2(6000～5800cal.a B .P.)与孢粉带1-1(6400～6000cal.a B .P.)相比，乔木花粉含量更高，表明孢粉带1-2时期气候更加温暖湿润，花粉浓度也显示此时植被覆盖率达到整个剖面最高值，其原因可能与当时的牛轭湖湖面扩大有关，采样点位置更接近湖心(剖面230～260cm处沉积物颜色较其上下都变深，为黑色粉砂质粘土)，湖水的再悬浮和再搬运作用使个体较大的乔木花粉(如松属)更多地在湖中心沉积下来[50]。
阶段二(孢粉带2:5800～4000cal.a B .P.)，花粉浓度降低，孢粉组合以蒿属、 禾本科、 藜科等为主，而乔木花粉较前一阶段明显减少。推测这一时期气温开始降低，湿度也明显下降，研究区生态环境变得较为敏感。泥河湾盆地平顶村剖面距今5600年以后乔木花粉几近消失[51]，于家沟剖面距今6000年以后也是以草本植物花粉为主[52]，都表明这一时期泥河湾盆地气候开始向温凉干旱的趋势转化，植被景观表现为森林退缩，草原扩张。
阶段三(孢粉带3:4000～2000cal.a B .P.)，乔木花粉含量进一步减少，草本植物占绝对优势，藜科花粉含量达整个剖面最高值(平均为22.2 % )，表明森林植被明显减少，草原面积不断扩大； 尽管花粉类型增多，但孢粉浓度降低，说明这一时期是中全新世以来植被覆盖率最低的时期，盆地内大部分山地被以蒿、 禾本科为主的草原植被覆盖，沟谷和低洼地被以藜科为主的草本植物覆盖，水分土壤条件较差的地方甚至可能出现荒山秃岭的景观。推测气温下降和气候变干是造成这一结果的主要原因。本阶段磁化率值明显升高(平均59.7×10-8 m3/kg)，也表明气候变凉干[53]。
籍箕滩剖面揭示的6400cal.a B .P. 以来的植被和气候变化与泥河湾盆地平顶村剖面以及于家沟剖面基本一致[51, 52]。将籍箕滩剖面乔木花粉百分比、 PCA轴二得分值、 炭屑和磁化率值与同期岱海盆地定量重建的年均降水量变化[54]、 巴彦查干湖乔木花粉百分比[55]、 神农架三宝洞石笋氧同位素记录[56, 57]，以及 40°N太阳辐射量变化[58]进行对比，可以看出籍箕滩剖面揭示的植被和气候变化过程与上述4个不同环境代用指标揭示的变化趋势一致( 图6a)，都表明中晚全新世以来东亚季风区气候由暖湿向凉干转变，也说明东亚季风衰退具同步性。
5.4 古人类活动特征全新世植被变化是自然环境和人类活动交互作用的结果，特别是近数千年内，人类活动范围和影响程度日益扩大，地表景观变化深刻地记录了人类活动的烙印，许多科学家还提出了“人类世(Anthropocene)”的概念[59, 60]，以强调人类活动对环境的巨大影响。
泥河湾盆地以旧石器遗址举世闻名，但也不乏众多新石器遗址，其中有代表旧石器文化向新石器文化过渡的于家沟遗址(15000～5000cal.a B .P.)，代表新石器早期文化的黑土坡遗址和姜家梁遗址等(8000～5000cal.a B .P.)，代表新石器中晚期文化的周家山、 九马坊、 榆条沟等遗址(5000～4000cal.a B .P.)和丁家堡、 泥泉堡等遗址(约3800cal.a B .P.)[61, 62, 63, 64]。临近的蔚县盆地中也遍布新石器遗址，遗址年龄多小于6000a，如代表仰韶文化时期的三关、 四十里坡、 九宫口、 上黄庄等遗址(6000-5000cal.a B .P.)和代表龙山文化时期的庄窠村、 田堡村、 南方城、 筛子绫罗等遗址(4000cal.a B .P. 左右)[65, 66]。出土的大量生产工具、 生活和文化遗物都说明这一时期泥河湾盆地人类活动频繁，并火烧森林，使森林植被减少。
研究区现代地带性植被为森林草原，海拔较高的山地为森林植被，低山和盆地内如无人类活动的影响，应为草原植被。根据籍箕滩剖面孢粉组合，推测5000cal.a B .P. 前，研究区浅山地带也有森林生长。但泥河湾盆地植被对气候变化和人类活动影响非常敏感，6400～5800cal.a B .P. 炭屑含量的变化较好地反映了人类活动对森林植被的影响( 图6b)。炭屑是森林火灾或人类用火留在地层中的产物，而全新世以来的炭屑多与人类活动息息相关，而大于125μm的炭屑指示当地人类用火或自然火灾的情况[67, 68, 69]。 图6b表明，6000之前，籍箕滩剖面大于125μm的炭屑浓度非常高(1800粒/g)，应是籍箕滩先人用火的痕迹，人类活动使籍箕滩南面浅山地带的森林遭到一定破坏。随后(6000-5800cal.a B .P.)，炭屑浓度开始降低，乔木花粉含量也有所回升，似乎暗示籍箕滩驻地的人类活动可能有所减弱或迁移他处，籍箕滩南面浅山地带的森林得到一定恢复；5800cal.a B .P. 后，炭屑浓度再次增加，乔木花粉减少恰是这一现象的反映。5800cal.a B .P. 后森林植被的减少还可能与华北地区5500cal.a B .P. 左右年发生的降温事件[70, 71, 72]和4000cal.a B .P. 左右年发生的干旱事件[73, 74, 75]有关； 5000cal.a B .P. 后，气候向凉干方向发展，浅山地带的森林植被开始向高山退缩，人类活动可能进一步增强，故籍箕滩南面浅山地带的森林迅速消失，且再也没有恢复。5000cal.a B .P. 以后炭屑含量的降低还与沉积相变化有关，在这之前沉积物以牛轭湖相沉积为主，主要接受牛轭湖周围的片流和风尘沉积，故包含了较多周边人类活动的信息； 而5000cal.a B .P. 以后，特别是4000cal.a B .P. 后，随着牛轭湖的逐渐消亡，更多地接受了发源于南面浅山河流带来的沉积。山区人类活动相对较弱，5000cal.a B .P. 后炭屑含量几近消失，但并不说明人类活动减弱或消失。考虑到这些原因，本文对后期人类活动讨论的较少。
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图 6 籍箕滩气候指标与其他区域指标对比 (a)籍箕滩剖面(JJT)炭屑浓度、 乔木花粉百分比、 低频磁化率、 PCA分析轴2变化； 岱海(DH)盆地定量重建的年均降水量(PANN)变化[54]； 巴彦查干湖(BYCG)乔木花粉百分比[55]； 神农架三宝洞石笋氧同位素记录[56, 57]； 40°N太阳辐射量变化[58]； (b)籍箕滩剖面6400～5600cal.a B .P. 炭屑含量与乔木百分比对比图 Fig. 6 Regional index comparison. (a)Tree pollen percentages， charcoal concentration， magnetic susceptibility and PCA axis 2 analysis diagram of Jijitan profile； Curves of the reconstructed PANN of Daihai basin； Tree pollen percentages in Bayan Chagan Lake； Stalagmite δ 18 O record in Sanbao Cave from Shennongjia and solar radiation in 40°N in June. (b)The figure of charcoal content compared with pollen percentage during 6400～5600cal.a B .P. |
籍箕滩剖面孢粉组合中禾本科浓度与炭屑浓度曲线变化具有一致性。孢粉带1时，禾本科花粉多达20 % 以上。中国北方不同植物群落表土花粉研究表明，多数样品禾本科花粉含量低于10 % [76]； 即使是禾草草原区禾本科花粉含量也多低于20 % [77]，显然籍箕滩剖面孢粉组合中的禾本科花粉含有人工种植的农作物花粉，对籍箕滩剖面附近人类活动也具有一定指示性。籍箕滩遗址出土的较多锛状石器正是古人类从事农业活动的证据[78]。
6 结论籍箕滩剖面孢粉和炭屑分析揭示了中全新世以来研究区当地植被的演化过程，对区域气候变化状况和人类活动强度也具有较好的指示意义。综合考虑剖面沉积环境和花粉来源等多方面原因，重建了研究区植被演替和气候变迁历史:6400～5800cal.a B.P . ，气候总体上温暖湿润，籍箕滩南面的浅山地带可能有森林生长，植被覆盖率较高。炭屑含量变化揭示了人类活动对研究区森林植被的影响，6000cal.a B .P. 前，人类活动已对籍箕滩南面浅山地带的森林产生影响，6000～5800cal.a B.P . ，籍箕滩驻地的人类活动可能有所减弱或迁移他处，籍箕滩剖面南面浅山地带的森林得到一定恢复。5500cal.a B .P. 左右年的降温事件和4000cal.a B .P. 左右的干旱事件，以及人类活动使得泥河湾盆地的森林植被破坏后再也没有恢复到之前的景观，草原植被迅速发展。4000～2000cal.a B.P . ，泥河湾盆地的气候以冷干为主，区域内森林植被几近消失，只在水分条件较好的地方有小片阔叶灌丛林生长，植被类型表现为草原或干草原。泥河湾盆地中晚全新世以来的气候变化与其他地方的对比表明，中国东亚季风衰退具同步性。
致谢 真诚地感谢审稿专家和编辑部老师建设性的修改意见。
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② College of Resources and Environment Science, Hebei Normal University; Hebei Key Laboratory of Environmental Change and Ecological Construction, Shijiazhuang 050024)
Abstract
The Jijitan profile(JJT, 40°6'46"N, 114°26'54"E) is located in the middle part of the Nihewan Basin, south bank of the Sanggan River, at an altitude of 850m. The thickness of the whole profile is 670cm, but in this paper, only samples from upper part of 0~305cm were analysessed. The section of 0~164cm is river alluvial deposits, the section of 164~305cm is an oxbow lake deposits. Four pieces of muddy sample from 65~75cm, 140~150cm, 190~200cm and 300~310cm were chosen for AMS 14 C dating, they were 2117cal .a B.P., 3081cal .a B.P., 5481cal .a B.P.and 6420cal .a B.P., respectively. In this paper, we discussed the pollen percentages, charcoal content and magnetic susceptibility to reveal the vegetation succession, climate change and human impact on environment in study area. A total of 52 samples for pollen, 22 samples for charcoal, 69 samples for magnetic susceptibility analyses. The result show that during the period of 6400~5800cal .a B.P., the climate was warm and humid, there were forest in low mountains, the south of Jijitan profile. But the vegetation in Nihewan basin is very sensitive to climate change and human activity. The change of pollen percentage and charcoal content properly reflect the influences of human activities to the forest. Before 6000cal .a B.P., human activities reduced, the forest occupation in lower mountains area, as there were less arboreal pollen and plenty of charcoals(>125μm).Since then, the ancient residents at the Jijitan area might be reduced or migrated. The arboreal pollen percentage increased and charcoal reduced during the period of 6000~5800cal .a B.P., hinting the forest got recover on the low mountains area in the south of the Jijitan. The forest was damaged seriously because of the cold event in 5500cal .a B.P.and the dry event in 4000cal .a B.P., Meanwhile, as the human impact, the forest coverage in Nihewan basin never restored as before, but the grassland developed rapidly. During 4000~2000cal .a B.P., the climate became cold and dry, the forest was almost disappeared. Only a small piece of broadleaf brush growth where had better hydrothermal condition. The comparison of climate change between Nihewan basin and other regions during the Middle and Late Holocene shows that the East Asian monsoon recession was synchronous.