新石器时代晚期中国东部沿海低地社区对天然堤防-后沼泽景观的利用

《CATENA》：The utilization of a natural levee ? backswamp landscape by late Neolithic communities in the coastal lowlands of East China

沿海低地新石器时代社区通过潮汐河道-自然堤-沼泽地貌系统的多代理重建，揭示了其通过维护自然堤系统有效缓解海岸洪水和盐水入侵，促进水稻稳定生产的适应性策略。

　　中国东部沿海低地在新石器时代是湿地稻作农业的重要中心。然而，对于古代社区如何应对海岸洪水和盐水入侵以保护稻作生产，目前的理解仍显不足。本研究通过在该地区一个新石器晚期遗址中采集三组沉积物剖面，并采用多种方法进行综合分析，包括年代测定、总有机碳含量分析以及孢粉和非孢粉花粉形态分析，以重建自6300年前（cal. kyr BP）以来的地理地貌和生态环境演变。这些分析揭示了新石器时代的社区如何利用潮汐河流景观，并表明，到5900年前，潮汐河流-自然堤坝-背洼的地理地貌系统已经形成，稻作活动随后开始于这一地貌形成之后。在5300至5000年前，背洼地区的利用显著增强，导致稻米产量显著提高，这一现象与杭甬湾沿岸其他地区由于盐水入侵导致稻米产量下降的证据形成鲜明对比。我们的研究结果表明，占据湾头三角洲平原的晚期河姆渡文化社区成功地缓解了海岸洪水和盐水入侵的影响，从而确保了稻米生产的持续稳定。这项研究突显了新石器时代社会在面对环境恶化时所采用的复杂环境管理实践，也为理解中国东部湿地稻作农业的发展提供了新的视角。

### 一、研究区域与遗址概述

宁波平原位于杭州湾东南岸，海拔仅2至4米，是典型的受保护沿海低地平原，三面被高地环绕。该地区具有亚热带季风气候，年均温约为16.5°C，年降水量约为1400毫米。宁波平原处于西北太平洋台风路径上，季节性地在杭州湾沿岸带来大量降雨和风暴潮。当地的植被属于常绿落叶阔叶混交林的北部亚区，最初主要由壳斗科和山毛榉科植物主导。

宁波平原的水系发达，山江、东江和奉化江等河流从南部山地发源，汇聚成奉化江主干流。奉化江进入平原后，成为潮汐河流。在奉化江的河口附近，有一座建于公元833年的土石坝——涂山堰，其主要功能是防止咸水潮汐入侵，并引导淡水流入平原用于灌溉。

在新石器早期，由于海平面上升，宁波平原形成了一个海湾。约在7000年前，全球海平面趋于稳定，导致整个古海湾形成了广阔的沿海沼泽和潮汐平原，为早期河姆渡文化的兴起提供了有利条件。海湾的西部，即姚江谷地，于7000年前转变为沿海沼泽，而东部则在整个中全新世期间保持为浅湾。古潮汐动力的数值模拟显示，在6400年前，平均春潮高水位达到约1.2至1.4米，最大风暴潮水位接近2米。在此之后，海湾的南部逐渐淤积，形成了由奉化江带来的沿海平原。在此演变过程中，新石器时代中期的河姆渡文化遗址开始出现在奉化江平原，而在后期，该地区的遗址数量显著增加。

### 二、材料与方法

本研究选取了三个代表性的沉积剖面，分别是T1702N（古河道）、T1604S（自然堤坝）和T1706S（背洼），分别从西到东跨越古河道、自然堤坝和背洼环境。这些剖面因其保存良好的连续地层序列而被选中，并且代表了各自识别出的地理地貌单元。T1702N剖面包含晚期河姆渡文化与良渚文化的厚文化层。在T1604S剖面，人工土丘中包含河姆渡和良渚文化的遗物以及良渚文化的沉积物。T1706S剖面位于遗址边缘的背洼区域，受人类活动干扰较少。尽管该剖面中人工遗物较少，但通过岩性对比，仍识别出一个与晚期河姆渡文化时期形成的有机质丰富的泥层。

研究共采集了8个样本，包括植物遗存和木炭，送往Beta Analytic实验室进行加速器质谱（AMS）14C测年。所有AMS 14C年代均使用Calib 8.20程序和IntCal20校准曲线进行校正。根据T1702N剖面的三个AMS 14C年代和T1706S剖面的四个年代，利用Bacon软件建立了各剖面的年代深度模型，从而确立了其年代序列。由于T1706S剖面的上部缺乏测年材料，因此该模型的约束范围仅限于170厘米以下的深度。

此外，T1604S剖面的两个沉积物样本还进行了光释光（OSL）测年。样品制备和等效剂量（De）测量在华东师范大学河口与海岸带研究中心的OSL实验室进行。为了确定等效剂量，采用单 aliquot 再生剂量（SAR）协议，对直径为2毫米的 aliquot 进行处理。选择了45至63微米的石英颗粒，并使用自动Ris?-TL/OSL DA-20 DASH Reader确定了De值。实验室测量了水分含量，误差估计为±5%。铀（U）、钍（Th）和钾（K）的浓度通过天安门中心地质调查院的电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定。α和β辐射对剂量率的相对贡献使用Brennan等人（1991）和Guérin等人（2012）提出的衰减因子进行计算，辐射效率因子（α值）为0.04±0.02。剂量率和OSL年代使用Dose Rate and Age Calculator（'DRAC'）进行计算，并应用了中心年代模型（CAM）和最小年代模型（MAM）进行年代计算。由于T1604S剖面的De分布中存在较高的离散度（OD值>10%），表明存在部分退化颗粒，因此采用MAM年代。为确保与AMS 14C年代的一致性，所有OSL年代均以1950年为参考年，表示为校正后的公历年份。

总有机碳（TOC）含量测定共进行了75个沉积物样本，覆盖T1702N和T1706S剖面。由于T1604S剖面处于氧化状态，未进行TOC测定。所有样本均经过冷冻干燥、研磨并通过200目筛筛分，并用1mol/L HCl去除碳酸盐，再进行干燥处理。TOC含量使用Elementar公司生产的Vario EL III元素分析仪测定。校正使用地质标准参考物质GSD-9，误差小于所测值的0.5%。

对于孢粉分析，从T1702N和T1706S剖面共获取了70个沉积物样本。孢粉预处理采用标准的氢氟酸（HF）方法。每个样本添加了Lycopodium孢子以计算孢粉浓度，并使用400×光学显微镜进行孢粉鉴定。参考文献包括《中国孢粉志》、《热带和亚热带中国被子植物孢粉志》、《中国蕨类孢子志》以及《中国第四纪孢粉与孢子图鉴》。每个样本至少计数300个陆生孢粉。陆生植物的百分比基于总陆生孢粉计算，而水生植物、蕨类、藻类和真菌孢子的百分比则基于所有孢粉形态类型的总和。总孢粉浓度指的是陆生高等植物孢粉的浓度。此外，现代Oryza sativa孢粉的测量显示，大多数个体直径在35至45微米之间。在古代稻田沉积物中，大于35微米的禾本科孢粉通常被报告为占主导地位（参见Zong等人，2007；Wang等人，2017）。因此，大尺寸禾本科孢粉的出现已被广泛用作区分栽培稻与野生草类的形态学标准（参见Innes等人，2009；Li等人，2009；Cheng等人，2018）。在本研究中，禾本科孢粉根据38微米的尺寸阈值分为两类，直径≥38微米的孢粉被解释为代表栽培稻。此外，直径>100微米的木炭作为本地高强度火灾事件的指标也被计数。孢粉图谱使用Tilia 3.0.3绘制，孢粉区划基于考古文化层和CONISS聚类分析结果。

### 三、结果

根据岩性特征、TOC含量、文化遗存和测年结果，三个剖面的沉积层被划分为四个单元（I–IV），如下所述：

**单元I** 由T1604S（220–169厘米）和T1706S（300–246厘米）中的自然沉积物组成，T1702N的底部未延伸至该单元。在T1604S中，单元I由蓝灰色和深灰色均质泥组成，而在T1706S中，该单元由灰色均质泥和灰白色泥结节及根系组成。TOC含量在T1706S中相对较低，平均为0.47%。T1706S中290厘米和250厘米处的水平木炭茎的AMS 14C测年结果分别显示出校正后的年代集中在6250和6085年前。根据年代深度模型，该单元沉积于大约6300至5900年前。

**单元II** 显示出显著的岩性变化和三个剖面之间的埋藏深度差异。在T1702N剖面中，代表古河道沉积物的单元II包含三个子单元。子单元IIa（325–270厘米）由灰色均质泥组成，含有陶片和偶尔保存的垂直木炭遗存。在315–313厘米处，观察到一层浅黄色的泥内砾层。该子单元的TOC含量平均为0.74%，略高于剖面整体的平均值。在302厘米处的植物碎片AMS 14C测年结果为5525年前。年代深度模型表明，该子单元沉积于5550至5460年前。

子单元IIb（270–200厘米）由灰色均质泥组成，含有水平和垂直方向的植物碎片。在237–200厘米之间，存在典型的潮汐层理，由约0.1至1厘米厚的浅灰色粉砂层和3至8厘米厚的灰色泥层交替构成。层理从东向西倾斜，与IIa中的泥内砾层平行。TOC含量平均为0.71%。在220厘米处的植物遗存AMS 14C测年结果为5395年前，年代深度模型表明该子单元沉积于5460至5350年前。

子单元IIc（200–156厘米）由蓝灰色均质泥组成，底部观察到泥结节。在该层中发现的砂质红陶片表明该层为晚期河姆渡文化时期的考古层。植物碎片在下部较多，向上逐渐减少。顶部观察到大量细粒木炭颗粒。TOC含量从底部迅速上升，在189厘米处达到峰值1.04%，然后向上下降。在156厘米处的木炭AMS 14C测年结果为4915年前，年代深度模型表明该子单元沉积于5350至4950年前。

在T1604S剖面中，单元II（169–146厘米）由蓝灰色粉砂黏土组成，含有丰富的黄色Fe/Mn氧化物和氧化的根系。在165厘米处的OSL测年结果为5901±480年前。岩性特征和与T1702N剖面的埋藏深度差异表明该单元代表自然堤坝环境。

在T1706S剖面中，单元II（246–187厘米）由均质泥组成，观察到两个有机质丰富的泥层，分别位于231–216厘米和207–187厘米处，与沼泽环境一致。TOC含量显著高于单元I，平均为1.01%，最高为1.56%。在192厘米处的植物碎片AMS 14C测年结果为5160年前，年代深度模型表明该层沉积于5940至4990年前。

测年结果和年代深度模型表明，三个剖面的单元II沉积于大约5900至5000年前。根据岩性、TOC含量（见图5）和埋藏深度反映的古地形（见图3），推测在这一时期，该遗址形成了潮汐河道-自然堤坝-背洼的地理地貌系统，这种地貌类型通过溢流沉积形成的自然堤坝，将河道区域与被水淹没的背洼隔离开来。

**单元III** 在三个剖面中的埋藏深度和岩性差异相对较小。在T1702N剖面中，156–130厘米的沉积物由灰白色泥组成，含有丰富的Fe氧化斑点和根系，以及偶尔的木炭和一些良渚文化遗物。TOC含量持续下降，平均为0.43%。

在T1604S剖面中，识别出两个子单元。子单元IIIa（146–119厘米）由深灰色粉砂黏土组成，含有丰富的Fe/Mn氧化物、烧过的土和晚期河姆渡和良渚文化的陶片。该层被解释为良渚时期建造的人工土丘。在138厘米处的OSL测年结果为4351±430年前，在128厘米处的木炭AMS 14C测年结果为5410年前。子单元IIIb（119–70厘米）由蓝灰色均质泥组成，含有丰富的Fe/Mn氧化物。在下部发现大量良渚陶片，而上部则没有遗物，且存在粉砂层理。

在T1706S剖面中，单元III的下部（187–170厘米）由蓝灰色均质泥组成，含有部分植物遗存。上部（170–150厘米）则转变为灰白色粉砂黏土，含有丰富的Fe氧化物和偶尔的大木炭碎片。在178厘米处的植物碎片AMS 14C测年结果为4715年前。TOC含量在此单元中呈下降趋势，平均为0.33%。

根据测年结果和文化遗存，单元III形成于5000年前之后，但其年代学尚未完全明确，无法确定终止时间。在T1604S剖面中，128厘米处的木炭AMS 14C测年结果为5410年前，这个年代显得异常古老，表明晚期河姆渡文化层在良渚人建造土丘时被扰动和再利用。

**单元IV** 仅在T1706S剖面中被采样（150–78厘米）。它由灰白色粉砂黏土组成，含有丰富的Fe/Mn氧化物斑点和根系。在上部（103–78厘米）发现了宋代的文化遗存，包括青瓷碎片和纺织印模砖。TOC含量较低，平均为0.17%。

### 四、讨论

通过综合分析三个剖面的测年结果和孢粉、非孢粉花粉形态（NPPs）以及木炭含量的变化，可以推断出Xiawangdu遗址的人类活动和土地利用模式与上述地理地貌和生态环境演变密切相关。火灾和作物孢粉的共存为人类活动提供了有力证据。大约在5900年前，背洼区域最显著的变化是>100微米木炭含量的五倍增加，这与潮汐河道-自然堤坝-背洼系统形成的时间一致。这一突然的木炭增加，结合孢粉分析中晚期河姆渡文化沉积物中Coniochaeta cf. ligniaria孢子的减少以及≥38微米禾本科孢粉的出现，更可能归因于人类活动，如为了农业扩张而进行的烧荒活动。从5900年前开始，人类活动和景观变化的出现表明新石器时代的社区在杭州湾南部的湾头三角洲平原上表现出对淡水湿地资源的高度适应性和敏感性。

在T1702N剖面中，Coniochaeta cf. ligniaria孢子在子单元IIa中的高峰表明人类活动沿河道岸边进行，因为这些真菌物种能够降解木质素和纤维素，其孢子常出现在粪便中。考古遗址中的人类活动通常与大量有机废弃物的积累有关，如木材碎片和纤维素材料，这反过来促进了如Coniochaeta cf. ligniaria这样的降解真菌的繁殖。T1706S剖面中在5300至5000年前Coniochaeta cf. ligniaria孢子的增加，以及Artemisia孢粉和≥38微米禾本科孢粉的显著增加，反映了背洼地区人类活动的增强，包括水稻种植。这一孢粉证据与考古发现相辅相成，表明晚期河姆渡文化社区在这一时期增强了对堤坝和背洼环境的利用。此外，T1706S剖面中Coniochaeta cf. ligniaria孢子的增加，与Moraceae孢粉在两个剖面中的增加，可能表明了丝织业和水稻农业系统的形成。这一推测与该地区中晚期河姆渡文化中发现的丝茧图案遗物相一致。

值得注意的是，在5000年前之后，T1706S剖面中≥38微米禾本科孢粉含量持续较高，除了良渚文化结束时的下降，这表明背洼地区水稻种植的持续进行。与此同时，>100微米木炭含量的减少可能反映了烧荒活动的减少。这种转变可能标志着向更密集和稳定的农业策略的过渡。

### 五、新石器时代社区的环境管理

人类活动在Xiawangdu遗址的出现与潮汐河道-自然堤坝-背洼地理地貌系统的形成同步，表明该系统为居住、防洪和农业发展提供了相对稳定的环境。先前的研究指出，这种地貌系统是东亚史前遗址的优选地点（Funabiki等人，2012；Funabiki等人，2007）。自5300年前起，背洼区域的人类活动显著增强，包括水稻种植和可能的丝织业-水稻农业系统的形成。这一时期，其他杭州湾沿岸地区由于盐水入侵而出现了稻米产量下降的现象，但Xiawangdu遗址的背洼区域却因自然堤坝的阻挡效应而显著提升了稻米产量。

人工土丘在研究区域的晚期河姆渡和良渚遗址中广泛存在（参见Huang等人，2021；Ding等人，2025；Lin等人，2025）。以往的研究主要基于这些土丘的建筑功能或居住用途，而较少考虑其在环境和水资源管理中的潜在作用。通过对比整个景观背景中的地层证据，可以清楚地看出这些特征用于调节淡水资源并防止海岸洪水和盐水入侵。这表明史前居民有效地利用了海岸平原上的潮汐河道-自然堤坝-背洼地貌系统进行水资源管理和环境控制。我们进一步提出，未来的研究应将考古遗址及其周围地貌的变异性纳入考虑，以更好地理解土地利用规划和环境管理实践。这种方法无疑将增强我们对史前人类与环境互动的理解。

### 六、结论

基于Xiawangdu遗址三个代表性沉积剖面的年代、TOC含量、孢粉和非孢粉花粉形态分析，本研究重建了奉化江平原自6300年前以来在海平面上升影响下的地理地貌和生态环境演变。我们还记录了新石器晚期社区对潮汐河道-自然堤坝-背洼地貌系统的利用。主要结论如下：

1）在大约6300至5900年前，该遗址位于一个受潮汐影响的盐沼环境中。5900年前之后，潮汐河道-自然堤坝-淡水主导的背洼地貌系统形成，表明该地区发展为一个湾头三角洲平原。5400年前的洪水导致背洼区域的淹没面积扩大。从5300年前开始，潮汐入侵和河流洪水在背洼区域明显减少，直到良渚文化结束时出现新的海侵。

2）人类在该遗址的活动与潮汐河道-自然堤坝-背洼地貌系统的形成同步，具有沿河道的居住模式。自5300年前起，背洼区域的利用显著增强，包括水稻种植和可能的丝织业-水稻农业系统的形成。

3）5300至5000年前，背洼区域的增强利用和水稻产量的显著提升与同期杭州湾沿岸其他地区由于环境恶化导致的水稻产量下降形成鲜明对比。这表明奉化江平原的晚期新石器时代社区实施了以自然堤坝-背洼系统为中心的土地管理策略，以减少海岸洪水的风险。

4）综上所述，本研究证明了新石器晚期奉化江平原上形成的潮汐河道-自然堤坝-背洼地貌系统为农业和人类定居提供了有利的环境基础。它还突显了新石器时代社会在应对外部环境压力时所展现出的先进环境规划和管理能力。