考古科学中心地学考古团队揭示长江下游水稻驯化的地理镶嵌现象

   

近日，四川大学考古科学中心地学考古实验室贺可洋特聘副研究员在国际期刊《Archaeological and Anthropological Sciences》上发表文章《Geographic mosaics of rice domestication in the lower Yangtze River indicated by morphological characteristics of rice bulliform phytoliths》。贺可洋特聘副研究员为第一作者和通讯作者，中国科学院地质与地球物理研究所吕厚远研究员为共同通讯作者。该项研究受到国家自然科学基金重点项目“长江流域稻作农业起源与环境变化关系的微体化石研究”（41830322）资助。

                           

图1 长江下游不同区域水稻驯化过程对比

长江下游地区被广泛认为是稻作农业的起源中心，最早的水稻驯化可以追溯到1万年前，甚至更早的晚更新世。尽管遗传学和植物考古学的最新进展，已经揭示出了长江下游水稻驯化的时间序列，包括驯化的开始、加速和完成，但水稻驯化的空间格局和区域差异仍然不清楚。本研究通过与浙江省和宁波市文物考古研究所合作，在宁绍平原的井头山、河姆渡、鱼山和下王渡等遗址展开详细的植硅体分析，揭示长江下游水稻驯化呈地理镶嵌现象，即“马赛克式”分布的，而不是假定的不同区域之间同步发展（图1）。

长江下游新石器文化演进可以分为三个地区，包括金衢盆地、太湖平原和宁绍平原（图1a）。以往研究通常将其视为一个整体进行讨论，但三者的文化面貌和气候环境都呈现出一定差异。为此，本研究在宁绍平原四处遗址分析结果的基础上，又汇总了金衢盆地和太湖平原的已有研究，详细对比了水稻驯化过程的空间差异。本研究选取了水稻扇型植硅体作为驯化性状的代用指标，水稻扇型植硅体，位于叶片上表皮的水稻泡状/运动细胞，参与了水稻驯化过程中生境干湿变化的卷叶调节，因此，其形态参数可以作为追踪水稻驯化过程的重要代用指标，包括扇型植硅体长、宽和边缘鱼鳞状纹饰数量（图2）。

                           

图2 水稻扇型植硅体形态参数

水稻扇型植硅体研究发现，长江下游水稻驯化开始于金衢盆地的上山文化时期(10–8.5 cal ka BP)，并迅速增长，甚至超过了随后宁绍平原的井头山文化(8.3–7.8 cal ka BP)；到了全新世中期，太湖平原的水稻驯化水平普遍高于同期的宁绍平原，在~6000 cal BP左右马家浜文化晚期就已完成；宁绍平原水稻驯化进程则可能要推迟到河姆渡文化晚期~5000 cal BP才完成。总体上，长江下游水稻驯化呈现出多支线、多中心的地理镶嵌现象。

驯化，是人类与植物或动物之间通过自然或人为选择协同演化的过程，往往会呈现出地理镶嵌现象。除了镰刀收割等人类行为，区域环境的差异也是造成这一现象的重要原因。金衢盆地远离海岸线，区域水环境稳定，更方便人为制造适度干旱来刺激水稻驯化；相比之下，太湖平原和宁绍平原则受到全新世海平面波动的深刻影响，尤其是宁绍平原，田螺山、鱼山、施岙等遗址均发现海水淹没导致的文化和农业间断现象（图3），从而导致水稻驯化完成推迟。

                           

图3 宁绍平原海水淹没导致的文化间断现象