0 前言

全新世是古文化形成与发展的重要时期^[1]。传统研究认为古文化发展主要受其内在演化规律的控制，但是越来越多的环境考古例证表明，考古文化的转变往往与气候事件的发生表现出较大的一致性，古气候因素对史前文明和早期社会发展起重要影响作用^[2]。如果忽视了环境变化因素，仅仅依靠史料与考古，很难客观地解释许多古文化的演替过程。全新世气候总体表现为新仙女木事件后的逐渐升温过程中的冷暖波动和大暖期的开始、鼎盛与结束^[3-4]；在中国社会发展上表现为原始氏族制度的解体、中华文明的形成与演替等^[5-7]。

豫北平原及周边始终是我国新石器时代，特别是全新世以来中华文明形成与演替的重要地区。本文通过对豫北平原濮阳王助乡铁丘钻孔孢粉数据的半定量分析，结合环境考古及史料研究，试图揭示豫北地区全新世以来的气候变化与古文化演替的关系。

豫北平原位于河南省北部，主要由黄河冲积平原组成，地势较为平坦，包括濮阳、安阳、鹤壁、焦作、新乡等市。区域年均降水量500~600 mm，系半湿润半干旱地区。植被以人工林为主，以禾本科、豆科、菊科、蔷薇科、茄科、十字花科、百合科、杨柳科、伞形科、锦葵科、石蒜科、玄参科、仙人掌科、毛莨科、苋科、石竹科、莎草科为主，多属温带植被。

1 钻孔岩性与测年

本次研究钻孔位于该平原中东部濮阳市王助乡铁丘南200 m，地面标高52 m，东经114°59′11″，北纬35°44′09″(图 1)。钻孔及周边地区迄今发现多处新、旧石器时代遗址。其中，1987年发掘的濮阳西水坡中华龙祖——蚌砌龙虎图(仰韶文化)，被认为是我国华夏祖先最早的皇陵之一^[8]。

剖面岩性及测年：

1) 0.00~1.30 m：灰黄色亚砂土；2)1.30~5.55 m：灰黄色淤泥质亚砂土；3)5.55~9.58 m：灰黄色亚砂土；4)9.58~11.50 m：黄灰色亚黏土；5)11.50~13.18 m：淤泥质亚黏土。1.00 m处¹⁴C测年(1 163±69)BP，树轮校正年龄为(1 088±69)BP；12.10 m处¹⁴C测年(8 125±605)BP，树轮校正年龄为(9 072±605)BP。¹⁴C测年采用常规¹⁴C法；¹⁴C测年数据经过LKB 公司软件CALIB v4.1.2树轮校正。年龄坐标采用插值法计算得出，并结合史料分析进行修正。

孢粉的室内分析处理在中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室显微结构分室进行，依据石油行业SY/T5915-2000分析标准进行定量分析处理，采用常规酸碱法及重液浮选法富集孢粉化石。对孢粉的统计、鉴定工作在Olympus BX50生物显微镜下完成。

2 孢粉记录的气候环境

濮阳HK-4钻孔样品中鉴定出的孢粉种属主要有水龙骨科、卷柏科、松属、麻黄属、桦属、栎属、榆属、蒿属、藜科、禾本科、菊科、莎草科以及香蒲属(图 2)。根据孢粉组合的变化，钻孔剖面自下而上划分出6个孢粉组合带(图 3)。

带Ⅰ(13.18~11.50 m)：本孢粉组合带中草本植物花粉向上比例逐渐降低。以蒿属、藜科与香蒲属为主，可见菊科、禾本科与莎草科；木本植物花粉以松属为主且比例上升，可见桦属、栎属及榆属；孢子含量极少。从栎属、蒿属的比例变化以及香蒲属的出现可以看出，本带整体气候较为湿冷。其中，在11.50 m处，常绿木本几乎消失，木本植物基本全为针叶林，指示了一次较大的降温事件。

带Ⅱ(11.50~6.91 m)：孢粉组合带中木本、草本植物花粉所占比例变化较为剧烈，孢子含量有所增加。草本植物花粉以蒿属、藜科为主，可见菊科、香蒲属与禾本科；木本植物花粉以松属为主，可见桦属、栎属；孢子植物以卷柏科为主。相对带I，本带常绿木本比例提高、蒿属上升同时藜科下降，显示出全新世中期整体暖湿气候的特征；本带的上端，湿度上升，温度急剧下降，气候转为冷湿。

带Ⅲ(6.91~5.55 m)：本孢粉组合带中草本植物花粉比例占优势且不断上升。木本植物花粉以松属为主，阔叶林基本消失；草本植物花粉以蒿属、藜科、禾本科为主，可见菊科，但莎草科、香蒲属基本消失。本带针叶林增加、阔叶林基本消失表明，当时的温度始终处在较低水平。与此同时，湿度也较4 000 cal BP时明显降低，反映了古气候由冷湿向冷干转变的特征。

带Ⅳ(5.55~3.63 m)：本孢粉组合带中以草本植物花粉为主且比例较大。其中，以藜科、蒿属为主，可见菊科、禾本科、麻黄属；木本植物花粉比例极低且几乎全部为针叶林，偶见榆属；孢子以卷柏科为主，且其含量很低，表明该地区并未遭受严重的毁林开荒。综上，本带中木本植物花粉与孢子的锐减、针叶林占木本花粉的绝对优势、蒿属剧降与藜科增多,反映了整体寒冷干旱的气候。

带Ⅴ(3.63~1.72 m)：本孢粉组合带中以草本植物花粉为主且比例较大。其中，以藜科、蒿属、禾本科为主，可见菊科、麻黄属、莎草科；木本植物花粉以松属为主，可见桦属、栎属；孢子植物以卷柏科为主，可见水龙骨科。松属比例下降、出现桦属与栎属、蒿属/(蒿属+藜科)比上升状况，反映了气候开始向暖湿方向变化。

带Ⅵ(1.72 m至地表)：本孢粉组合带中以草本植物花粉为主且比例较大。其中，以禾本科、蒿属为主，可见藜科、菊科、麻黄属、莎草科；木本植物花粉以松属为主，可见桦属，下部可见栎属；孢子植物以卷柏科为主，可见水龙骨科。本带中松属增加、上部栎属消失反映出气候变凉的环境。同时，本带一个显著的特征是禾本科花粉的大量增加，表明人类活动增强，对当地植被面貌有着较高强度的扰动。

总体而言，上段以草本植物花粉为主，木本植物花粉比例较低，其原因是即使在水热条件相对较好的间冰期，草本植物相对木本，更适应北方地区的温度和季节性降水所形成的生境^[9]。下部的比例较为波动。温度曲线为常绿木本/木本之比^[10]，湿度曲线为蒿属/(蒿属+藜科)之比^[11-12]。对比Huang等^[13]和Xie等^[14]对大九湖的温湿变化，可以发现濮阳钻孔得出的温湿变化趋势与其较为吻合。

3 全新世古气候与古文化演化

濮阳钻孔及周边地区迄今发现有8 000~7 000 BP的淇县花窝裴李岗文化、7 000~4 500 BP的西水坡仰韶文化、4 500~3 800 BP的濮阳程庄及安阳后岗河南龙山文化、3 300 BP前后的商代晚期安阳殷墟文化以及新乡山彪战国文化等^[15] 。

3.1 动物种群演变与古气候古文化特征

考古记录表明，淇县花窝裴李岗文化时期家畜有狗和猪，也发现有大片鱼骨^[16]，同时在该平原南邻贾湖遗址发现有鹿、猪、狗、牛、兔等动物的骨骼，另外也发现了包括青鱼、鲤鱼、鳖、龟、丽蚌、扬子鳄等水生动物的骨骼与甲壳^[17]。显示出与当今温度相差不大但较湿的气候环境。

濮阳西水坡仰韶文化时期中华龙祖遗址，郭书元、孙长虹^[18]对出土的33种蚌壳瓣鳃类进行了研究，其中有31种构成了Lamprotula-Cuneopsis-Unio组合，称为西水坡丽蚌动物群。蚌壳¹⁴C测年为(6 465±45)cal BP，同层出土的陶器特征显示为仰韶文化早期(7 000~6 000 BP)产物。该动物群与长江中、下游流域洞庭湖、鄱阳湖和太湖及其周围水域的现代丽蚌动物群组合特征十分接近，同属东洋界、中印亚界亚热带湿热气候动物地理区。根据该动物群反映的生态环境，该地区当时应是气候湿热、雨量充沛、河流成网、湖泊遍野的环境^[18]。之外，豫北平原西南部的下王岗仰韶文化层中发现24种动物骨骼，其中喜暖7种，这些动物现今分布的北界多数不超过N33°。其余为长江南北均可见到的适应性较强的动物，这是下王岗各期文化层中喜暖性动物最多的时代^[19]。

仰韶文化和前仰韶文化时期的家畜只有猪、狗、鸡。而濮阳程庄及安阳后岗河南龙山文化时期则出现了山羊和绵羊，羊是与游牧文化相联系的气候相对较干旱的草原动物。因此，龙山文化时期，羊作为家畜传入中原，则可能与仰韶文化期后气候环境变得相对干早有关。

殷墟墓陵区祭祀坑中埋马117匹、幼象1头，以及牛、猪、羊、犬、狐、河狸、猴等动物。这说明殷代养马发达和“殷人服象”的真实情况。殷墟甲骨文中有圈养马、牛、鸡、犬、豕等牲畜的记载，反映出当时畜牧业的发达，显示出殷前中期时宜人的古气候环境。殷商后期社会生产力的下降，表现在祭品的急剧减少^[20]。

3.2 植物种类演变与古气候古文化特征

粟、黍、稷系指小米群。前仰韶文化的裴李岗遗址出土有黍粒、稻以及碳化黍粒、稻谷；仰韶时代小米已是农业的基础。1921年安特生在仰韶陶罐残片上发现一充满谷壳的印痕，后经瑞典植物学家鉴定为人工栽培稻谷(Oryza sativa)的外壳。近年陕西华县柳子镇仰韶文化层草灰中除粟壳外，亦发现有类似稻壳的遗迹，表明该时期气候环境较为湿热。而到龙山文化时期，情况发生了变化。如亳州东乡钓鱼台龙山文化遗址中，发现1件陶鬲内有碳化麦粒1斤13两(约904.5 g)，麦的种植标志着该时期气候环境已较冷湿了^[21]。

在仰韶时期各文化层中均发现有竹灰，有的还可看出竹的纤维，3期的长屋中还发现有铺竹织物的痕迹，显示出该地区还有茂密的竹林。由于年均降水量＞1 000 mm时才能满足竹子正常的生长，因而推测当时年均降雨量可能平均＞1 000 mm，较今高出300~400 mm。

殷墟甲骨文中有农作物黍、稷、麦、稻等和开垦荒地、施肥的记载，显示出殷时古气候环境与现今较为相似的景象。

3.3 古遗址规模变化与古气候古文化特征

考古记录显示，单纯的裴李岗文化遗址规模一般在1万m²左右，最大的5万m²。长葛石固、汝州中山寨遗址规模虽然较大，约10万m²，此系裴李岗文化和仰韶文化遗址共存的结果；而单纯的仰韶文化遗址的规模一般2~5万m²，遗址规模达10万余 m²的也较多见，大型遗址如大河村遗址规模达30~40万m²，特大型如灵宝百杨坪遗址规模达400万m²，且与先前裴李岗文化相比，仰韶文化遗址密度也有所增加；而到河南龙山文化时期，除遗址密度有所降低外，规模一般也小至1万m²左右，大型遗址可达30万m^2[15]。特别是龙山文化的晚期，突然衰变为岳石文化^[22-23]，导致中原地区五大新石器文化衰亡与中华文明的诞生^[6]，遗址密度骤减，文化面貌与前期相比也“失去了昔日的威风和光彩”^[24]。

在当时生产力水平下，古人们只能靠天吃饭，即依赖适宜的降水和光热条件而生存^[25]，古文化在温湿波动时期极易发生剧烈变迁^[26-27]。上述裴李岗、仰韶以及龙山文化代表性时期的遗址规模及其遗址密度的变化，充分彰显出该地区 8 000~3 800 BP期间，古文化有着“不发达—兴盛发达—衰落”的演替变化。同时，由动植物环境考古也显示出相应时期气候环境由“湿冷—暖湿—干旱”的变化。

3100 cal BP前后的商代晚期都城殷墟文化遗址，以安阳市西北郊小屯村为中心，面积约24 km²。该遗址发现成行排列马坑上百个，其间零星散布有羊坑、牛坑和犬羊合葬坑。羊、犬及马的大量出现^[28]，反映出冷凉干旱的气候。

郑韩故城(2 750~2 200 BP)南邻豫北平原，为春秋战国时期郑国和韩国的都城。城址平面略呈不规则长方形，东西长约5 000 m，南北宽约4 500 m，中部有一道南北向夯土墙将故城分隔呈东、西两部分^[29]。西城内地下冷藏建筑遗存填土中出土的禽兽骨骼以牛、猪骨最多，马、羊骨次之，并有少量鹿、鸡骨。东城中一处制骨作坊遗址，面积约2万余m²，出土大量带锯痕的废骨料、骨器、骨器半成品，初步辨认出骨料中有牛、猪牙床骨、肩胛骨和鹿角等^[30]。鹿、猪及牛的大量出现，表明气候已由先前冷凉干旱向变暖变湿转化了。

4 古气候演变与古文化演替的耦合分析

根据考古发现及史料记载，结合濮阳钻孔孢粉分析结果，选取豫北地区全新世几个重要的代表性时段，开展古气候变化与古文化演替之间关系的探讨。

1) 全新世早期即8 100~7 200 cal BP裴李岗文化时期，钻孔对应为带Ⅱ下段。该期阔叶木本花粉由低变高，针叶林则由高下降，温度处于较低水平，有升温趋势，仍为湿冷环境。该湿冷气候光热条件不佳，导致原始农牧业生产力下降，物质相对匮乏，文化遗址单个规模、密度相对较小，显示出古文化欠兴旺的景象。

2) 全新世中期7 200~6 000 cal BP仰韶文化时期，钻孔对应为带Ⅱ中下段。该期阔叶木本花粉为本带最高，针叶林则最低，西水坡丽蚌动物群与下王岗动物遗存等证据均表明处于全新世大暖期，充足的光照和降水提高了生产力，遗址规模显著增大，古文化呈现出兴旺的景象；禾本科花粉的消失可能由于低洼地带洪水频繁，古人类向附近地势高处迁移。

全新世中晚期6 000~4 000 cal BP仰韶文化后期至龙山文化早期，钻孔对应带Ⅱ上段。该期阔叶木本花粉和针叶林有波动，整体下降趋势，结合后岗、程庄遗址中山羊以及钓鱼台遗址中麦的出现，表明大暖期结束后，仰韶文化开始衰变，新生的龙山文化遗址规模减小；禾本科植物花粉重新出现可能是因为湿度下降，水位降低，人类追随水源下到地势较低处。

3) 全新世晚期4 000~3 300 cal BP龙山文化期至盘庚迁殷，对应钻孔带Ⅲ。该期植被以草本植物为主，多为藜科、蒿属，木本植物几乎全部为针叶林，偶见榆属，表明温度降低，光热条件不佳，农牧业生产力下降，物质相对匮乏，文化遗址单个规模、密度相对较小，显示出古文化衰落的景象。此期导致中原地区五大新石器文化衰亡与中华文明的诞生^[31]；下段与带Ⅱ接合点处蒿属、藜科比值的变化反映出先升后降的湿度可能是鲧治水失败及禹治水成功的原因^[32]。

3300 cal BP左右盘庚迁殷，钻孔对应带Ⅳ中段。该期阔叶木本占比提升，针叶林下降，结合“殷人服象”等记载，表明温度、湿度有所回升，生产力发展，遗址规模较为庞大。

3000 cal BP左右的商代末期，对应钻孔带Ⅳ中上段。该期孢粉组合特征中木本植物花粉，尤其是阔叶林花粉的减少，在一定程度上反映了先民们毁林开荒发展农业的活动记录^[33-34]，卷柏科孢子的低含量同时反映了气候再次变冷变干，对农业生产造成了较大影响，先民们生活困难，连祭品的数量种类都削减严重，很可能导致了武王伐纣的发生。后武庚作乱失败后，商人迁走，殷都遭到遗弃。

2400 cal BP左右的战国时期，对应钻孔带Ⅴ下段。该期阔叶木本增加，针叶林下降，结合郑韩故城中鹿、猪、牛等动物遗迹，表明气候湿度再次回升，无论是从郑韩故城的遗址规模^[35]还是从山彪镇遗址的考古中发现的青铜器典型的“新田风格”^[36]，都可以证实当时人类的生活环境是优于之前的。

4) 全新世晚期1 350 cal BP至今，温度小幅回落，气候变凉，草本植物花粉比例较大，木本植物花粉以松属为主。但受黄河改道流经濮阳及人类活动影响，对当地植被面貌有着较高强度的扰动，导致禾本科花粉大量增加。

5 结语

钻孔沉积物孢粉及考古记录研究表明，豫北平原全新世气候在经历新仙女木事件后总体上呈“凉湿—暖湿—凉干”的特征，分别对应历史时期3个典型阶段的裴李岗文化、仰韶文化和龙山文化呈现出的“欠兴旺—兴旺—衰落”景象。

全新世气候变化呈现明显的阶段性：10 200~8 200 cal BP，气候冷湿，8 200 cal BP处指示了一次较大的降温事件；8 200~4 000 cal BP，温湿条件有波动，整体上显示了全新世中期整体暖湿气候的特征；4 000~ 3 300 cal BP，湿度较4 000cal BP时降低，气候由冷湿向冷干转变；3 300~2 400 cal BP，整体呈寒冷干旱的气候特征；2 400~1 350 cal BP，温度小幅回升，降水增加，气候变暖变湿；1 350 cal BP迄今，温度小幅回落，气候较为干凉。

研究区全新世气候的变化对古文化的兴衰演替有着重要影响。水热条件配置良好时期，如7 200~6 000 BP 温度和湿度变高时期对应仰韶文化时期，喜湿热动植物增多，植被茂盛，原始农牧业生产力上升，人口增加，物质相对丰富，文化遗址单个规模、密度增大，显示出古文化兴旺的景象；反之，温度和湿度变低时期，如4 000 BP前后龙山文化时期，受光热条件影响，植被稀疏，动植物减少，原始农牧业生产力下降，物质相对匮乏，文化遗址单个规模、密度相对变小，显示出古文化衰落的景象。本文研究结果初步表明，中原地区中、晚全新世古气候变化与古文化兴衰之间有着很好的耦合关系。

钻孔资料与本文的构思写作得到了河南省地质环境监测院李满洲教授级高级工程师的鼎力支持，特此致谢！