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          黃小忠教授團隊科研進展:我國北方歷史時期農牧業活動及其影響因素

          2021-05-27

          中國北方農牧交錯帶在歷史時期頻繁的氣候變化與強烈的人類活動影響下,生態環境脆弱。由于其特殊的地理位置,區域人口變化大和農牧生存策略轉變明顯,農業或牧業活動可直接改變了陸地生態系統,也可能通過影響土壤的理化性質和生態功能間接造成土壤侵蝕或土壤退化。然而,在該區域的人類活動盡管有零星的一些歷史文獻記載,但缺乏連續的、客觀的耕地農業和牧業活動的記錄,更難以全面理解該區域農牧業的發展過程及其與自然與社會因素的關系。

          本文通過提取山西省北部的高山湖泊公海鉆孔巖芯中的Sporormiella-type糞生菌孢和農作物花粉,重建了該地區歷史時期連續的、高分辨率的牧業和農業的發展和變化過程。結合歷史文獻資料記載的人口、戰爭和瘟疫等社會變遷的證據以及區域的氣候變化記錄,探討了農牧業活動變化的自然和社會原因(圖1和圖2):在溫暖濕潤的氣候背景下,農業向北、向高海拔地區擴張,與強大的帝國控制和社會穩定的時期相吻合(圖3a),如隋、唐朝前中期(公元581-820年)和北宋時期(公元960-1127年)。相比之下,在寒冷干燥的氣候階段,牧業活動較強(圖3b),如社會動蕩時期(公元220-580年)和明清時期(公元1368-1912年),這可能是寒冷的氣候條件和社會危機限制了農業的發展,并轉變放牧活動為一種主要的生業模式。需要指出的是,在氣候溫和、民族深度融合發展的唐代早中期,農牧業均有很好的發展。本文進一步對農牧業活動強度變化進行了周期分析(圖4和圖5),結果表明農業活動比放牧活動變化有更長的周期,這可能是因為前者對氣候變化的適應能力更強,而且農民對土地的依附性更強。

          本研究結果提供了中國北方農牧交錯帶歷史時期以來連續的、高分辨率的和獨立的牧業和農業活動的記錄,有助于更好地理解該地區人類活動對土地利用、土地覆蓋變化及土壤退化的影響。該文探討的農牧業活動變化與氣候變化、社會變遷關系的探討有助于推進古氣候學、古湖沼學與生態學、歷史學等領域的學科交叉和發展。

          研究成果于今年5月在農林科學領域頂級期刊《Land Degradation & Development》上發表,期刊專業排名為4/601,3年平均影響因子7.111。該成果主要得到國家自然科學基金重大項目課題“人類世的歷史背景”(課題編號:41991251)的資助,以及合作的重點項目(課題編號:41630753)、2018年河北省“外專百人計劃”和歐盟項目“HOPE – Humans on Planet Earth: Long-term impacts on biosphere dynamics”(編號:741413)的共同資助。蘭州大學資源環境學院博士研究生張軍為該文章的第一作者,黃小忠教授為通訊作者,蘭州大學為該研究成果的第一完成單位;合作單位河北師范大學的張生瑞副教授、許清海教授以及挪威卑爾根大學的John Birks教授分別參與了部分工作。中科院地質與地球物理所徐德克協助指導周期分析,特致謝忱。

          全文鏈接:https://doi.org/10.1002/ldr.4007.

          圖1農牧業活動與自然災害和氣候環境變化比較。(a)公海GH09B孔巖芯Sporormiella-type菌孢百分含量,指示牧業活動強度的變化(粗線為5點滑動平均);(b)公海GH09B孔巖芯花粉(Ce+Fa)/(Po+Fa)比(大禾本和蕎麥屬之和與禾本科和蕎麥屬之和的比值),指示農業活動強度的變化(粗線為5點滑動平均);(c)公海GH09B孔巖芯AP/NAP比(喬木/非喬木)(Xu et al., 2017);(d)山西省自然災害發生的次數(王建華,2014);(e)萬象洞石筍氧同位素含量(Zhang et al., 2008);(f)中國東部冬半年溫度距平(Ge et al., 2003);陰影部分代表牧業活動相對較強的時期。

          圖2農牧業活動與社會變遷證據比較:(a)公海GH09B孔巖芯Sporormiella-type菌孢百分含量,指示牧業活動強度的變化(粗線為5點滑動平均);(b)公海GH09B孔巖芯花粉(Ce+Fa)/(Po+Fa)比,指示農業活動強度的變化(粗線為5點滑動平均);(c)山西省瘟疫發生的次數(王建華,2014);(d)山西省戰爭發生次數(中國軍事史編委會,1985);(e)以公海湖泊所在的經度,歷代王朝北界緯度變化(譚其驤,1982);(f)山西省人口數量變化(趙文林和謝淑君,1988);陰影部分代表強烈的牧業活動時期,“+”表示長城修建的時間。

          說明: C:\Users\Administrator\AppData\Local\Microsoft\Windows\INetCache\Content.Word\GH-Schematic diagram.jpg

          圖3歷史時期研究區農牧業活動對氣候變化和社會變遷的響應示意圖

          圖4牧業活動周期分析結果

          圖5農業活動周期分析結果

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