💡这项突破是什么?
中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室的康树刚研究员团队与兰州大学资源环境学院董广辉教授团队合作，在《美国科学院院刊》（PNAS）发表了题为‘Holocene soil temperature fluctuations substantially influenced the evolution of millet agriculture in East Asia’的研究论文。该研究基于黄土高原和燕辽地区多个考古遗址的土壤温度重建记录，首次揭示了全新世东亚土壤温度的大幅波动及其对粟作农业演化的深刻影响。
研究团队利用土壤微生物脂类（brGDGTs）温度指标，重建了东亚地区距今8000-4000年的土壤温度变化历史。结果显示：距今8000-7500年，土壤温度相对较高，湿度较小，植被覆盖相对较差；距今7500-6000年，土壤温度持续降低，湿度增大，植被覆盖良好；距今6000年以后，土壤温度迅速回升并进入长达数千年的稳定期，湿度持续降低，植被覆盖变差。通过与粟作农业发展模式的对比分析，研究获得以下重要认识：距今8000-7500年，相对较高的土壤温度有利于粟黍种植，在生存压力较大的燕辽地区，古人类率先采用粟黍种植作为重要生计方式。同一时期，在黄土高原古人类的生计仍以狩猎为主。距今7500-6000年，较高的植被覆盖度与土壤湿度导致土壤温度显著降低，对粟黍种植产生重要影响。粟作分布模型模拟显示该时期燕辽大部分地区的粟黍种植环境恶化，粟作农业发展中心南移至黄土高原及周边区域。距今6000-4000年，相对温暖且稳定的土壤温度以及较低的植被覆盖度，可能促进了粟作农业的快速发展与扩张，从而为中国北方新石器晚期文化繁荣奠定了基础。该研究还指出土壤温度变化对东亚农业体系演化的重要影响主要出现在新石器时代，与主要种植作物粟黍对低温敏感的特性有关，青铜时代以后耐低温麦类作物的传入则改变了这一模式。
本研究建立了东亚地区高分辨率年代支撑下的土壤温度变化记录，提出土壤温度是新石器时代粟作农业发展的重要调控因子，初步阐释了早期粟作农业时空演化的环境机制。研究成果为理解中华文明从“八千年起源”到“六千年加速”的大延误现象背后的环境因素提供了新的观测数据和模型视角，助力了“中华文明探源工程”的相关研究。
芦永秀博士生与韩国基础科学研究院的阮骄杨博士（现为中国科学院地质与地球物理研究所特聘研究员）为共同第一作者，康树刚研究员与董广辉研究员为共同通讯作者。本研究得到中国科学院战略性先导科技专项（B类）、中国科学院青年创新促进会（Y2022102）、中国科学院青年交叉团队（2024000021）、欧洲研究委员会资助项目（ERC-2019-ADG-883700-TRAM）、韩国基础科学研究院项目（IBS-R028-Y3）、中国科学院地球环境研究所创新基金（E551031256）以及陕西自然科学基础研究计划（2024JC-JCQN-37）等的资助。
论文链接：www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2529151123
图1 新石器时代东亚土壤温度变化影响粟作农业社会演化示意图（董广辉设计）
图2 中国北方距今4千年以前具有粟作农业的考古遗址及brGDGTs温度重建点位分布图
图3 东亚粟作核心区土壤温度、水文气候与人类活动对比图
图4 粟作生长适宜性对温度变化的响应
