雅鲁藏布江中游地区的山谷农业在上个千年里抵御了干旱灾害的影响

《CATENA》：Valley agriculture in the middle reaches of the Yarlung Zangbo River was buffered against the drought event during the last millennium

藏南高原拉布拉错流域通过多指标重建（花粉、颗粒组分、黑碳及δ13C等）揭示了2600年来农业与环境协同演化规律：2000年前已存在初步农业，500年前进入繁荣期（Poaceae花粉显著增加），期间伴随区域干旱化（Artemisia/Nitraria花粉上升）。尽管中明干旱事件（500年前）导致植被退化，但农业通过技术进步（如灌溉）和水资源相对充足得以持续发展，黑碳浓度升高与δ13C富集印证了人类活动强度增加及燃料使用特征。

　　

曹伟宇|田芳|刘子欣|陈美娇|曹先勇

首都师范大学资源环境与旅游学院，中国北京100048

摘要

了解宽阔河谷长期的土地利用历史和人类-环境相互作用过程对于青藏高原的和谐发展至关重要。在本研究中，我们分析了来自雅鲁藏布江中游Ruba湖的高分辨率多指标记录，包括花粉、粒径、端元建模、总有机碳、总氮、黑碳（BC）以及黑碳的δ¹³C（δ¹³C_BC），以重建过去2600年的河谷农业历史及其环境背景。有证据表明，Ruba盆地大约在2000年前就已经有人类活动，而在大约500年前农业开始繁荣，这体现在禾本科植物花粉的数量和频率增加上。蒿属和硝酸盐角豆属植物数量的增加表明青藏高原南部出现了区域性的干旱趋势，而黑碳浓度的升高和δ¹³C_BC值的富集反映了人类活动的加剧。粗粒沉积物的增加进一步表明在这些条件下土壤侵蚀加剧。我们的结果证实，大约在500年前的明朝中期，尽管发生了区域性的干旱，但由于先进的耕作技术和相对丰富的水资源，河谷农业并未受到直接影响。

引言

由于地形平坦且水资源和热量条件较为充足，青藏高原的农业主要分布在宽阔的河谷中（Zhang等人，2019年）。因此，这种河谷农业支撑了较高的人口密度，并成为高原社会经济发展的基石。了解全新世期间这些宽阔河谷中的长期土地利用历史和人类-环境相互作用对于支持青藏高原高海拔地区的永久性人类居住至关重要（Chen等人，2015年；Chen等人，2022年），同时也有助于制定应对未来气候变化背景下青藏高原和谐发展的策略。

湖泊沉积物中保存的花粉组合为重建过去的植被动态和人为干扰提供了可靠的指标（Xu等人，2017年；Tian等人，2023年；Chen等人，2024年；Yi和Cao，2025年）。小湖泊的记录对当地植被组成和土地利用方式的变化特别敏感（Tian等人，2014年）。尽管已经发表了大量关于青藏高原湖泊的花粉记录，主要用于重建古植被和古气候（例如Ma等人，2014年；Cao等人，2023年；Liu等人，2024年），但只有在少数湖泊序列（如Tangra Yumco湖，Ma等人，2020年；Angrenjin湖，Li等人，2024年）和古土壤剖面（如青海湖盆地的Langgeri湖，Wei等人，2020年）中才能检测到明确的人类土地利用信号。因此，基于花粉的土地利用历史重建在青藏高原上仍然非常有限，河谷农业的长期演变及其环境背景也缺乏足够的了解。

青藏高原南部的雅鲁藏布江中游包含一系列宽阔的河间谷地，这里是西藏自治区河谷农业的主要分布区，人类定居历史可追溯到大约4400年前，这一结论得到了考古证据的支持（Gu等人，2023年；Yang等人，2024年）。然而，考古证据尚未充分揭示河谷农业的发展历史及其与环境背景的关系。来自青藏高原南部的花粉谱显示，在全新世晚期，尤其是过去一千年中，气候呈现干旱趋势——这种模式也被认为是一种区域性的气候现象（例如在Taruo湖，Ma等人，2014年；Yamzhog Yumco湖，Guo等人，2018年；Angrenjin湖，Li等人，2021年；Dagze湖，Liu等人，2024年也有类似现象）。此外，这种干旱趋势还得到了其他指标的证实，如青藏高原南部区域性的沙尘活动加剧（Yang等人，2024年）。然而，关于河谷农业如何演变以及它如何与南部宽阔河谷中恶化的植被和气候条件相互作用，仍缺乏直接证据。

在这项研究中，我们从位于青藏高原南部雅鲁藏布江中游、被河谷农业环绕的小型湖泊Ruba湖中获取了一个短沉积物岩芯。通过²¹⁰Pb/¹³⁷Cs和AMS ¹⁴C测年技术确定了岩芯的年代，涵盖了公元1950年之前的最后2600年。我们以0.5厘米的间隔分析了花粉、粒径、端元建模、元素含量、黑碳和黑碳的δ¹³C（δ¹³C_BC），以重建过去的植被和环境变化，并提取人类土地利用的信号，目的是：1）了解河谷植被和环境如何应对全新世晚期的区域性干旱气候；2）了解人类如何应对干旱事件以及干旱事件对河谷农业的影响。

研究区域

Ruba湖（东经90.17°，北纬29.46°，海拔3925米，图1）位于青藏高原南部的雅鲁藏布江中游（林芝市尼木县），其西北部有流入河流，该河流被筑坝形成了一个小水库。湖泊面积约为0.67平方公里，目前主要依靠降水补给（Yao等人，2012年）。湖泊的水理化学性质及其他相关信息见表1。当前的气候属于

野外工作和样品制备

我们在Ruba湖盆地内不同土地利用类型的区域采集了15个表层土壤样本，以研究自然和人为植物群落的现代花粉组合。此外，2021年7月在湖中心水深1.2米处采集了一个52厘米长的沉积物岩芯（标记为RBH岩芯）。该岩芯主要由富含粘土的沉积物组成，具有明显的岩性层序。

测年

岩芯的年代通过AMS ¹⁴C测年（n = 5；有机沉积物）和²¹⁰Pb/¹³⁷Cs测年（表2，图S1，图2）确定。通过比较²¹⁰Pb/¹³⁷Cs测年结果（公元1963年）和相应深度5.5厘米处的AMS¹⁴C测年结果（534年前），计算出547年的水库效应，并将其应用于所有¹⁴C测年数据。该岩芯涵盖了距今约2600年的时间范围（公元1950年为现代），具有较高的时间分辨率。

植被和土地利用的主要花粉指标

青藏高原南部Ruba湖周围的地区分布着零星的草原和草地植被。莎草科植物是高山草地的常见成分（Miehe等人，2011年），其高花粉含量通常表明寒冷湿润的气候，而蒿属花粉则是高山草原的标志，反映了温暖干燥的气候条件（Cao等人，2021年；Qin，2021年）。基于湖泊表面样本的现代花粉研究表明

结论

通过分析花粉、粒径、黑碳和元素含量，我们利用从一个小而浅的湖泊Ruba湖中获取的岩芯，重建了雅鲁藏布江中游地区的农业发展历史及其环境背景。我们发现，河谷农业的出现不晚于2000年前，当时气候相对湿润温暖，尽管农业发展受到一定限制

CRediT作者贡献声明

曹伟宇：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化，软件应用，方法论，数据分析。田芳：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，监督，概念构思。刘子欣：撰写——审稿与编辑，可视化，方法论，数据管理。陈美娇：数据分析。曹先勇：监督，资金获取，概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（资助编号：42471179、42071107）的支持。Cathy Jenks在语言编辑方面提供了帮助。