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香港西贡蚝涌西区遗址孢粉分析与古环境
郑 卓 杨士雄 谭惠忠 张镇洪(郑卓、杨士雄,中山大学地球科学系,教授;谭惠忠,广州地理研究所,高级工程师;张镇洪,岭南考古研究专业委员会,教授。)
【中文摘要】中晚新石器以来蚝涌遗址由湿热滨河床浅滩或河口湾相沉积环境向湿润多雨的河漫滩浅湖环境的转变。孢粉分析表明该遗址区唐宋时期尚未成为耕地,当时附近丘陵亚热带常緑阔叶雨林繁茂。从明清时期起该区转变为水稻田,孢粉结果显示人类活动对森林植被的干扰逐渐加剧,农耕活动不断加强。至清代中后期,松树花粉和芒箕等三缝孢子增加,证明常緑阔叶林急剧消失,次生林出现。随后,因人类对山地植被的破坏导致水土流失,洪冲积和泥石流增加,至70年代后期本区农田被荒废。
【关键词】香港 蚝涌遗址 孢粉分析 古环境
Abstract: Since Middle-Late Neolithic, the climate in the Hochung site changed from hot and humid to warm temperate with high annual precipitation. These climate changes modified the landscape from shore river bank or bayou bay lagune to a flat shallow lake. Pollen analysis in the Hochung site shows that human activities changed this area into a paddy field since the Tang and Song Dynasities. Till present, because of the expansion of human activities, which caused serious damage to vegetations and resulted in soil erosion , then the flood and debris flow started to increase. At the same time, the farmland abandoned and the human rice cultivation was over in this area.
Key words: Hongkong Hochung Site pollen analysis ancient enviroment
随着全球变化研究的深入, 科学家采用不同手段获取高分辨率古环境信息。孢子和花粉由于其个体小、易于保存,孢粉分析作为一种古生态学研究方法已经发展成为一种对过去全球环境变化进行定性和定量研究的重要手段〔1-3〕 ,在国内外已得到广泛应用。考古遗址中的孢粉组合是研究古植被、古气候及与人类活动关系的重要资料。本文通过对香港西贡蚝涌遗址孢粉分析,探讨其中晚新石器以来的古地理和古环境变迁。
一、区域概况
香港西贡蚝涌河发源于西水牛山(旧名,603m),由西北向东西流,汇合发源于九龙峰(603m)的支流和数条小溪,在西贡中心小学背后流入西贡海白沙湾。蚝涌村位于两大支流交汇处平坦的一级阶地上,蚝涌遗址位于蚝涌村东侧、蚝涌河的南侧平坦阶地(图 一),高出现代河床平水面约 3-5 米。基岩为酸性火山凝灰岩和红壤型风化殻,沉积物下部为沙砾层,往上为灰黑色砂质粘土。
本区属滨海低山丘陵地带,地处西太平洋热带北缘,面临南海,具有明显的季风热带-亚热带气候。地带性植被为南亚热带常緑阔叶林,低地主要有水榕(Cleistocalyx Operculatus)、榕树(Ficus microcarpa)、黄桐(Endospermum chinensis)、蒲桃(Syzygium spp)、樟(Cinnamomum spp)、假苹婆(Sterculia lanceolata)等群系, 山地以红楠(Machilus thunbergii)、鸭脚木(Schefflera octophylla)、羊舌树(Symplocos glauca)、杜英(Elaeocarpus)、栲(Castanopsis)、青冈(Quercus)、厚皮香(Terstroemia)等组成的群系为主。由于人类活动不断加强,自然植被受到破环,大面积天然林已不复存在。本区海湾分布有一定范围的红树林群系,主要是秋茄群丛,以秋茄(Kandelia candel)为优势树种,其他尚有木榄(Bruguiera)、老鼠勒(Acanthus ilicifolia)、金蕨(Acrostichum Aureum)、海刀豆(Canavallia maritime)等。
从蚝涌遗址考古开挖的探方揭露,沉积分层如(表1)。根据野外调查和地层剖面特征,可以初步认为,该地曾经历瞭如下堆积阶段:(1)基岩风化(风化殻)阶段;(2)河床近主流线冲积物沉积(砂砾层 C6)阶段;(3)滨河床浅滩沉积(分选较好的砂层 C4-C5)阶段;(4)河漫滩沉积(富有机质亚粘土 C3)阶段; (5) 洪积物(黄色花斑状含砾砂质粘土 C2)阶段;(6)近代填土(中粗砂 C1)阶段。
本研究在蚝涌遗址选择层位较明显的探方和探坑从顶到底进行了连续和分层取样。各层的样品进行了年代测定。含砂质较高而泥炭成分少的样品采用热释光(TL)方法测年,而泥炭含量高的灰黑色粘土和地层中埋藏的腐木要求样品采用传统14C 法和个别采用AMS进行测定。为保证测试质量和验证测试结果,我们在其它探方的相同层位采集了同类型样品作为补充测试。年代测定结果表明,本区风化残积层以上的河流沉积物年龄最老可追溯至6000 年左右,其间经历了若干次沉积环境变迁。C4-C5 砂层的TL年龄为5360-4260 a B.P。与新石器时代中晚期相当。C3 的灰黑色砂质粘土层年代测定采用碳同位素方法,其年龄范围均在距今 700 至 90 年之间。由于该层是近代水稻耕作土,沉积物可能受到近代有机碳的混合或下渗污染。因此,估计所测的年龄结果是近代碳和古河漫滩堆积的混合年代。 即14C测试结果对于古河漫滩沉积年代而言偏年轻,而对于近代人类活动耕作土的年代则可能偏老。
二、 分析方法
用常规酸碱重液法提取表土花粉,每个样品取20克,选用密度为1.8g/cm3的重液,以便提取的花粉杂质含量少易于鉴定〔4〕。共分析孢粉样品 66个, 样品覆盖了C2-C6 号文化层,其中对有机质较高的 C3 层(灰黑色砂质粘土)作了较系统的采样。C2 层为杂色粉砂质粘土,含大量砾石,孢粉和其他微体化石很少。C4-5 层为砾石和较纯的中-粗砂,粘土含量少,孢粉含量极少。
孢粉样品的实验室分析参照标准的分析方法并进行了一些改进。孢粉浓度的计算采用P. COUR 的体积法〔5-6〕,每块样品鉴定统计孢粉一般在300 粒以上。孢粉类型分为木本(AP)、草本花粉(NAP)和蕨类孢子(FS)、水生植物孢粉AQ)、藻类(AL)等。各类型的相对含量用百分比值来表示。木本和草本花粉各种类采用花粉总量(不含孢子和藻类)计算其含量。
三、分析结果
遗址剖面的孢粉主要见于C3-C1层,其余层位分离出的孢粉化石稀少,且多以蕨类孢子为主。66 块样品共鉴定统计孢粉 25172 粒,孢粉种类达到86 个,
多为华南地区亚热带常緑阔叶林类常见类型。纵观所分析的样品,被子植物和裸子植物花粉占4-61%(其中木本植物花粉 46%~86%,草本植物花粉为 13%~46%) ,蕨类植物孢子占 33%~91%,水生植物孢粉占 0.4-2.6%,藻类占1.2-8.2%。 该地的主要木本植物花粉及其平均含量为: 常緑栎(Quercus)2-24%、栲(Castanopsis)4-27%、伞形科(Umbelliferae)1-10%、松(Pinus) 1-18%、杜英(Elaeocarpus)1-6%、银柴(Aporosa)0.8-5%、野桐(Mallotus)0.7-5%、无患子(Sapindus)1-5.8%、紫金牛科(Myrsinaceae)1-5.5%、桑科(Moraceae)0-3.3%、山茶科(Theaceae) 0-5.9%、木兰科(Magnoliaceae)0-3.7%、蝶形花科(Papilionaceae)0-3.7%、卫矛科(Celastraceae)0-2.8%、茜草科(Rubiaceae)0-3.9%、杉科(Taxodiaceae)0-4.7%、 榛树 (Corylus) 0-2.6%、 柃属 (Eurya) 0-8.3%、枫香(Liquidambar)0-1.2%等。主要草本植物花粉有:禾本科(Poaceae)5-58%、莎草科(Cyperaceae) 4-35%、蒿(Artemisia) 1-8%、菊科 (Compositae)0-2.7% 、藜科(Chenopodiaceae) 0-2.7% 、毛茛科 (Ranunculaceae)0-1.3%等。 水生植物常见的有水蕨 (Ceratopteris) 0-1.9%、蓼属(Polygonum)0.78%等。蕨类孢子普遍较丰富,一些类型难以归入明确的分类位置,如三逢孢子类(Trilete spore: 5-64%)和单逢孢子类(Monolete spore:8-17%)。除上述两种外,常见的尚有金毛狗(Cibotium)0.5-22%、细叶海金沙(Lygodium microphyllum)0.8-15%、石松(Lycopodium)1-9%、芒箕(Dicranopteris)0-28%、 凤尾蕨(Pteris)0-14%、 里白属(Hicriopteris)0.6-5%、铁线蕨(Adiantum)0.3-3.6%、紫萁(Osmunda)0-2%、水龙骨(Polypodium)0-4%等。
根据C3-C1文化层的孢粉组合特点可划分为五个孢粉带:
I带(唐宋文化层)出土的遗物有擂钵片、宋代布纹瓦片、青釉瓷片、铁犁头、冰裂纹、史前石器、尖状石啄凹刮器等。以栎属和栲属花粉为主,反映了天然植被为主的亚热带生态环境。底部含较多金毛狗和海金沙等蕨类孢子,可能为水动力较强的结果。
II带(明清文化层)出土粗瓷片、青花瓷片等。以禾本科的逐渐增加为特点,常緑阔叶林的栲属和栎属减少,伞形科和莎草科也有一定的增加。水稻花粉逐渐增加是本带的最主要特征。
III带(清代-近代文化层)水稻花粉进一步增加,禾本科总量在整个剖面中达到了最大值,超过40%,蕨类的笀箕属开始增加,显示出人类对植被的严重破坏。
IV带(近代)禾本科急剧减少,松属、伞形科、莎草科和三逢蕨类孢子增加。
V带(人工堆积层)花粉数量少,各类蕨类孢子显着增加。
四、讨论
新石器时代文化层(C6)未见孢粉,估计当时本区为基岩裸露的风化剥蚀区,蚝涌水流以下蚀作用为主,河床尚十分狭窄,河流作用未影响到遗址所处的位置。在文化层C5,蚝涌河的河曲主流线曾经影响本区,堆积了大量的近主流线河床相冲积物,当时遗址处为河水往凸岸方向的近主流线地带。在新石器时代中晚期(文化层C4),仅见个别蕨类孢子,此时蚝涌河一带砾石密布,山洪频繁,不宜为古人居住。从出土的新石器器物来看,所采用的石料多为酸性火山熔岩,少量为颗粒较细的泥岩或经变质作用形成的角岩,这些石料与地层中的砾石和山上原岩一致。因此,出土石器有可能反映了先民在附近采集石料并在当地制作石器。大约距今4200~3500 年,可能因盆地断陷,较高的海面使海水入侵升〔7-8〕,该时期为滨河床浅滩或河流边滩,沉积了一套分选性较好的砂层。砂层的热释光年代为4000多年。该层部分样品检出少量半咸水硅藻化石,如圆筛藻、小环藻若干,未发现海相有孔虫和介形虫。结合探方出露的海水风化侵蚀层状砾石等其他证据,表明该砾石层可能在新石器人类活动后,于3000多年前为近海滨河床浅滩或海湾砂积物所覆盖。此后河漫滩沼泽将上述层位覆盖,并在白沙湾附近形成沙堤。
前人研究认为,距今 3500年左右,海平面开始以交替下降为主〔8-9〕。本区沉积过程在距今 3000 年前后中断,并以剥蚀作用为主。一直到距今 1000 年左右才重新进入河漫滩阶段的沉积。由于存在一个近2000 年左右的剥蚀期,因此本区缺乏 3000 至1000 年前的人类文化遗迹。
蚝涌西区在距今 1000 年左右成为河湾沼泽或河漫滩沼泽,沉积物粒度较细,沉积物中的有机质丰富,古人利用该地深厚的土壤开辟成为良田。这一阶段人类的土地利用过程可进一步划分为几个时期:
(1)唐宋时期文化层,孢粉主要以栲属、栎属、金毛狗、石松、单缝孢为主。表明该时期气候湿润,人类对植被的干扰较弱,附近均为茂密的常緑阔叶林。
(2)明清时期文化层,该带含有十分丰富的草本植物花粉,主要有莎草科和禾本科,植硅体主要为扇形、长方形、椭圆形为主。莎草科的絶大部分种类生长在沼泽湿地环境,因此这一时期该地为河漫滩或河湾沼泽环境。本带的上部发现禾本科栽培类(水稻)花粉与扇形水稻植硅体,证明该层的泥质沼泽沉积为后来的农耕活动奠定了基础。此外,附近山地常緑阔叶林在此时可能部分被砍伐,灌木型树种如野桐、银柴、伞形科等植物相对发育。
(3)清代-近代文化层,该带的典型特征是水稻型禾本科花粉增加,说明本层已成为农耕活动层。但是该孢粉带仍含有较多野生沼泽环境的植物类型,如大量的莎草科和金毛狗、石松、水龙骨等湿生蕨类,反映了潮湿的生态环境和人类有限的耕种范围。清代初期,草本植物禾本科和水稻型禾本科花粉的显着增加,禾本科的含量达到了整个剖面的最高值,证明此时该地处于人类进行水稻耕种活动最旺盛的时期。同时,随着人口的增加和土地的需求,人类对附近地区自然植被破坏愈加严重。这表现在阳生性蕨类如芒箕和一些三缝类孢子的显着增加。前人研究表明,在整个华南地区的第四纪地层中,芒箕孢子含量近几百年急剧增加,这是因为森林砍伐和放火烧山导致了森林覆盖率显着降低,从而在无林木覆盖的较乾旱山坡上代之以大片的芒箕草坡。至清代中后期,松花粉和大量芒箕和三缝孢子的增加,反映了人类农耕和居住活动进一步对附近丘陵山地的植被造成严重影响,是原来的大片常緑阔叶林急剧消失,而由热带灌丛草地和马尾松稀树林所取代。本段湿地类型莎草科突然增多,禾本科和水稻花粉相应减少,扇形水稻植硅体也呈现出类似规律,可能表明此时因人类对植被的破坏导致水土流失,洪冲积和泥石流开始增加。本区农田逐渐荒废,在此湿地上,野生莎草科植物得以繁茂。
(4)近现代堆积层,本层沉积物大小混杂,冲积层砾石多,分选性极差,腐殖质极少。根据历史记载和卫星照片,70年代以来本区的水田耕地被逐渐废弃,因此可能是70年代后的人工堆填土。该层样品的孢粉基本上全为蕨类,极少见到木本植物花粉,证明填土的土壤可能来自于附近洪冲积物。剖面顶部近期搬运而来的沙土主要用于种植生姜等其他农作物。
五、结论
香港西贡蚝涌遗址研究表明中晚新石器时期以来环境演变为气候热湿的滨河床浅滩或河口海湾泻湖相沉积环境向气候相当湿润河漫滩浅湖环境的转变,且3000-1000 a.B.P,该区存在一个很明显的沉积间断期。唐宋以来,由于人类活动的干扰,该区表现为以莎草为主导的河漫滩沼泽环境,明清时期人类开始利用沼泽湿地进行水稻耕作,但部分残留天然的河漫滩沼泽环境。随着农耕活动加强,清末初期人类利用该地种植水稻达到最高峰,附近林木砍伐或焚烧严重,山坡芒萁草坡与马尾松林开始取代天然的常緑阔叶林,人类农耕活动处于最兴旺时期。直至近代,人类活动加强,植被的破坏严重导致水土流失,洪冲积和泥石流开始增加,该遗址点的农田耕地在70年代被荒废。
参考文献:
1. 王开发、王宪曾:《孢粉学概论》,北京大学出版社1983年版。
2. 王开发、徐馨:《第四纪孢粉学》,贵州人民出版社1988年版。
3. 杨振京、徐建明:《孢粉-植被-气候关系研究进展》,《植物生态学报》2002年增刊。
4. 杜乃秋、陈因硕:《重液浮选对花粉浓度计算的影响》,《植物学报》1990年第10期。
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6. 许清海等:《应用花粉分析预报板栗产量的研究》,《植物生态学报》1999年第4期。
7. 赵希涛、赵叔松:《15000年来海平面变化研究的进展》,《中国第四纪海岸线学术讨论会论文集》,海洋出版社1985年版。
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9. 时小军、余克服、陈特固:《南海周边中全新世以来的海平面变化研究进展》,《海洋地质与第四纪地质》2007年第5期。