河南澠池縣仰韶村遺址不同土層微形態(tài)特征研究

查理思，吳克寧，黎卓軒，蘭文哲

[ 1. 廣東財(cái)經(jīng)大學(xué) 公共管理學(xué)院，廣州 510320；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083 ]

仰韶村遺址是中國(guó)黃河流域新石器時(shí)期遺址，也是仰韶文化命名地。根據(jù)多次考古挖掘和研究，發(fā)現(xiàn)仰韶和中原龍山兩個(gè)文化、四個(gè)不同發(fā)展階段的地層疊壓關(guān)系（嚴(yán)文明，1989）。該遺址存在大量的遺跡遺物，如古人類為了居住硬化的地面、文化層中留下的動(dòng)物骨骼和牙齒、燒制陶器留下的窯洞、埋葬小孩的翁棺等。如此豐富的文化層、灰坑和遺跡遺物表明，該遺址上的古人類活動(dòng)形式多樣，活動(dòng)程度強(qiáng)烈。對(duì)該遺址的土壤展開研究將有助于了解古環(huán)境變化和文化演變背景下的古人類生活生產(chǎn)狀態(tài)。遺址中大部分遺存，如植物、動(dòng)物糞便、灰燼、動(dòng)物碎骨和礦物顆粒等，由于年代久遠(yuǎn)或保存環(huán)境不利等，從宏觀視野中消失。但通過土壤微形態(tài)學(xué)方法可較清晰地觀察、檢驗(yàn)上述遺存，從而對(duì)遺址的形成與變化過程做出科學(xué)判斷，得到更深刻的認(rèn)識(shí)（Courty et al.， 1989）。土壤微形態(tài)學(xué)是借助光學(xué)儀器直觀觀測(cè)原狀土壤結(jié)構(gòu)和微組構(gòu)的重要方法。根據(jù)對(duì)土壤薄片的觀察，可以有效還原土壤的機(jī)械組成、原始結(jié)構(gòu)、成壤過程中物質(zhì)淋溶、遷移、轉(zhuǎn)化與淀積的過程，對(duì)土壤穩(wěn)定性特征有更強(qiáng)的解釋效力（梁壯 等，2020）。目前運(yùn)用在遺址土壤研究的對(duì)象多為文化層、灰燼（Canti,2003; Karkanas et al., 2007; Alber et al., 2012; Goldberg et al., 2012; Maghsoudi et al., 2014; Baykara et al., 2015；宿凱 等，2020），主要是通過觀察人工侵入體和生物遺跡（Mallol et al., 2013, 2015；吳克寧等，2014；查理思 等，2020a），了解古人類飲食、用火信息（Kuhn et al., 2009, 2015; Lycett et al.,2013; Villagran et al., 2013）。

本研究已在該遺址發(fā)現(xiàn)一處文化層，其中發(fā)現(xiàn)陶片、石器和碎骨，結(jié)合粒度、炭屑、部分孢粉和植硅體分析，該層為砂質(zhì)壤土，其炭屑含量高，禾本科植物孢粉含量高，存在黍、粟和水稻植硅體（杜凱闖 等，2018），疑似為古耕作層。由于古耕層難于保存，特別是在旱作區(qū)域，故目前針對(duì)古耕層研究較少，如Kemp（2006）對(duì)秘魯一處遺址廢棄的梯田進(jìn)行微形態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)黏粒膠膜豐富，這在干旱少雨的地帶表明古人類有灌溉的習(xí)慣。Devos（2013）對(duì)比利時(shí)安特衛(wèi)普一處羅馬時(shí)代的黑色文化層進(jìn)行微形態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)成分豐富，孔隙度高，結(jié)合植硅體分析，發(fā)現(xiàn)大麥等，表明此處為耕作層。龐獎(jiǎng)勵(lì)（2007a）在關(guān)中地區(qū)通過比較秦漢時(shí)期古耕作土壤和現(xiàn)代耕作土壤的微形態(tài)特征，發(fā)現(xiàn)“堆墊土”由兩部分組成，母質(zhì)過渡層主要是全新世晚期堆積的風(fēng)積物，表層和犁底層是2000年以來人類不斷施加土糞、風(fēng)塵堆積和農(nóng)耕活動(dòng)的綜合產(chǎn)物。申朝瑞等（2007）研究了涇河中游先周時(shí)期古耕作土壤的微形態(tài)特征，發(fā)現(xiàn)古耕層質(zhì)地為壤土，骨骼顆粒磨圓度好，以石英、長(zhǎng)石等不易風(fēng)化礦物為主，細(xì)粒物質(zhì)主要是黏粒和次生方解石，微壘結(jié)為海綿狀，這反映了古人在此長(zhǎng)期耕作。張玉柱等（2015）通過對(duì)青海民和亭盆地喇家遺址古耕層的微形態(tài)研究，發(fā)現(xiàn)粗顆粒呈現(xiàn)圓狀-次圓狀，大量的針狀方解石微晶分布在孔隙邊沿，這反映了古人在此只是簡(jiǎn)單地耕作。

綜上所述，目前土壤微形態(tài)學(xué)在古農(nóng)業(yè)研究中，涉及年代多為文明時(shí)期，而新石器時(shí)代等較早文化時(shí)期相對(duì)較少。研究方法主要通過觀察土壤粗粒質(zhì)和細(xì)粒質(zhì)以及孔隙特點(diǎn)，判定是否存在耕作行為及強(qiáng)度。本研究將在前期研究基礎(chǔ)上，系統(tǒng)采集多處不同土層土壤微形態(tài)樣品，通過比較分析，探究各自形成原因，并探究灌溉、施肥等農(nóng)業(yè)管護(hù)行為對(duì)土壤微形態(tài)的影響，為進(jìn)一步探究仰韶文化時(shí)期的古人類活動(dòng)遺跡和北方旱作古農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況與樣品采集

仰韶村遺址位于河南省澠池縣城北7.5 km仰韶村南的臺(tái)地上（圖1-a），遺址長(zhǎng)約900 m，寬約300 m。參考《中國(guó)土系志（河南卷）》（吳克寧等，2019），該地區(qū)地帶性土壤為黃土，系統(tǒng)分類隸屬普通簡(jiǎn)育干潤(rùn)雛形土，其母質(zhì)為離石、午城黃土，經(jīng)長(zhǎng)期旱耕熟化形成旱耕土壤，主要種植小麥、玉米、棉花、甘薯、煙草等作物，一年兩熟。采樣區(qū)域位于仰韶村安特生路東面緩坡上（34°48'51'' N，111°46'36'' E），海拔621 m，坡度5°～8°，南北長(zhǎng)約160 m，東西寬約80 m?，F(xiàn)土地用途為花椒種植園，由于遺址保護(hù)管理要求，沒有過多人工養(yǎng)護(hù)，花椒樹基本靠自然降水，從現(xiàn)場(chǎng)滿地雜草的情景可判斷少有現(xiàn)代人為干擾。根據(jù)實(shí)地情況，可將該區(qū)域從南至北分為3 個(gè)區(qū)域：稀疏花椒林（Ⅰ）、密集花椒林（Ⅱ）、草地（Ⅲ），各區(qū)域中間采集取1～2處土樣，并在區(qū)域交界處采樣，同時(shí)以南北中軸線上的采樣點(diǎn)為基準(zhǔn)，向東西每隔20 m沿線采樣，其中Ⅱ、Ⅲ西向區(qū)域，由于1981年河南省文物研究所已發(fā)掘探明為墓葬區(qū)，后填埋，土層已受現(xiàn)代干擾，故主要向東采集。Ⅰ區(qū)域中1、2、10、11、17處為已發(fā)掘探明的疑似古耕層，故該區(qū)域采樣密集，以期獲取更多古農(nóng)業(yè)活動(dòng)遺跡信息。總共采集18處土壤微形態(tài)樣點(diǎn)，采樣方法為用鋁針盒取土，在選定部位的土壤上畫出鋁針盒的輪廓，然后削掉周圍多余的土壤，使得突出的土體正好呈盒子的形狀，將鋁針盒套入土體，再用小刀把盒里的土塊切下。多余土壤用小刀削掉，蓋上盒蓋，最后貼上標(biāo)簽，并用箭頭標(biāo)明土層方向。1～16處均采用打土柱的方法，從地表探至古土壤層，根據(jù)土壤質(zhì)地和顏色，結(jié)合考古斷代進(jìn)行分層，獲取每一層中完整的土樣（圖1-b）。17、18處則直接在剖面上取樣，刮去表面，獲取每一層內(nèi)完整的土樣（圖1-c）。各點(diǎn)每層均采集1～2個(gè)土壤微形態(tài)樣品，共計(jì)61個(gè)。

圖1 采樣區(qū)域（a）及方法（b、c）Fig.1 Sampling area(a) and method (b、c)

1.2 測(cè)試分析與數(shù)據(jù)來源

在裝有土樣的鋁盒內(nèi)注入樹酯，磨制標(biāo)準(zhǔn)厚度30 μm。本次制片委托北京大學(xué)完成，規(guī)格是10 cm*10 cm的薄片，取樣品中間位置制片，制備過程參考文獻(xiàn)（FitzPatrick, 1984）。微形態(tài)的分析在明輝偏光顯微鏡下完成，在平面偏振光（PPL）和交叉偏振光（XPL）下對(duì)薄片進(jìn)行放大觀察，放大倍數(shù)10～500倍，圖像經(jīng)傳感器傳至計(jì)算機(jī)，使用配套軟件進(jìn)行圖片拍照、孔隙統(tǒng)計(jì)、粗骨顆粒和基質(zhì)等特征的量化值。土壤微形態(tài)特征鑒定標(biāo)準(zhǔn)參照ISSS（國(guó)際土壤學(xué)會(huì)）推薦系統(tǒng)（Bullock et al., 1985），包括在偏光顯微鏡下能夠觀察到的土壤顆粒和不能夠清楚觀察分辨的細(xì)物質(zhì)，從土壤基質(zhì)、土壤形成物、土壤壘結(jié)c/f（20 μm）和土壤微結(jié)構(gòu)4 個(gè)方面進(jìn)行觀察，其中基質(zhì)包含粗粒質(zhì)和細(xì)粒質(zhì)，礦物質(zhì)認(rèn)定根據(jù)光性類型（何毓蓉 等，2015），土壤壘結(jié)分別從粗粒質(zhì)、細(xì)粒質(zhì)以及兩者的相對(duì)分布三方面進(jìn)行觀察。對(duì)17、18處土壤剖面中各土層底部采集的6 個(gè)土樣進(jìn)行測(cè)年，采用AMS14C 進(jìn)行年代測(cè)定，由北京大學(xué)考古文博學(xué)院提供的常規(guī)14C 數(shù)據(jù)及利用軟件CALIB 5.01（Stuiver et al., 1998）校正日歷年齡，所用14C半衰期為5 568 a。土壤野外描述參照《土壤地理學(xué)與土壤調(diào)查技術(shù)》（章明奎，2011）。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤剖面和土柱基本特征

17（圖2-a）、18（圖2-b）處土壤剖面采樣點(diǎn)，各層宏觀特征差異明顯，有機(jī)質(zhì)層多為棕色，質(zhì)地野外速判為壤土（圖2-c）；淋溶層多為灰棕色，質(zhì)地野外速判為粉壤土，含有多種侵入體如陶片和骨頭（圖2-d）或特殊物質(zhì)如炭屑（圖2-e）；淀積層為濁橙色，質(zhì)地野外速判為黏壤土（圖2-f）。由于土層深厚，與一般情況下自然土層厚度不同，其中17 處深度480 cm，有機(jī)層0～225 cm，淋溶層225～332 cm，淀積層332～480 cm；18 處深度410 cm，有機(jī)層0～140 cm，淋溶層140～255 cm，淀積層255～410 cm。為體現(xiàn)遺址土壤特點(diǎn)，結(jié)合考古土層分類，從土質(zhì)土色特征可將整個(gè)剖面從上到下劃分為表土層、文化層和古土壤層，分別對(duì)應(yīng)有機(jī)質(zhì)層、淋溶層和淀積層。整個(gè)剖面層次清晰，結(jié)合測(cè)年數(shù)據(jù)（詳見表1）以及發(fā)掘的遺物遺跡，確認(rèn)文化層主要為仰韶文化中晚期至龍山文化早中期。

表1 各層土壤野外描述Table 1 Field description of each layer of soil

圖2 土壤剖面及分層Fig.2 Soil profile and stratification

1～16土柱采樣點(diǎn)，通過野外觀察，與土壤剖面劃分標(biāo)準(zhǔn)一致，根據(jù)土質(zhì)土色特征，可將土柱從上到下劃分為表土層、文化層、古土壤層?？傮w而言，表土層平均厚度為72 cm，其干態(tài)顏色主要為棕色，文化層平均厚度為112 cm，多位于地表80 cm以下，通過現(xiàn)場(chǎng)挖掘，未發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代人為活動(dòng)干擾痕跡和現(xiàn)代侵入體，其干態(tài)顏色主要為灰棕色；古土壤層干態(tài)顏色主要為濁橙色，與前兩層顏色具有明顯的區(qū)別。各層土樣土壤結(jié)構(gòu)為團(tuán)塊狀，但5和10點(diǎn)位第二層均為片狀，推測(cè)曾發(fā)生人為堆積或流水沖積。除生土層孔隙度較低外，其余土層孔隙度中以上，推測(cè)該區(qū)域人類活動(dòng)類型不以居住為主。該區(qū)域地帶性土壤為黃土，而僅1、2、10、13點(diǎn)位出現(xiàn)碳酸鈣結(jié)核和假菌絲，推測(cè)受人類活動(dòng)影響，碳酸鹽遷移或聚集發(fā)生了改變。侵入體主要為陶片和石器，顯示了該時(shí)期的文化特征。此外，炭屑指明了古人用火信息。各剖面和土柱分層及描述具體情況詳見表1。

2.2 微形態(tài)特征

2.2.1 古土壤層 1）原生礦物以石英、斜長(zhǎng)石為主，占土壤基質(zhì)總量的10%～20%。石英豐度最高，占10%～15%，粒徑10～100 μm，以10～50 μm 粒級(jí)為多，呈次棱角狀或次圓狀。斜長(zhǎng)石豐度4%～5%，粒徑10～50 μm，呈它形粒狀。錳質(zhì)顆粒豐度為3%～5%，褐色至黑色，呈圓、橢圓或不規(guī)則狀。次生礦物以赤鐵礦為主，針鐵礦、赤鐵礦等組成土壤基質(zhì)中的鐵質(zhì)，豐度為35%～50%，因鐵質(zhì)成分差異，呈現(xiàn)出黃褐色（圖3-a），指示針鐵礦含量高，紅褐色（圖3-b）、紅棕色（圖3-c）則指示氧化鐵含量高。這些表明土壤經(jīng)歷了強(qiáng)程度的化學(xué)風(fēng)化，與此同時(shí)，淀積黏化作用明顯，黏粒膠膜發(fā)育充分，因鐵元素的加入及氧化過程呈紅棕色，膠膜隨土壤溶液向下運(yùn)移或測(cè)滲，隨后失水并在團(tuán)聚體內(nèi)或孔隙壁淀積，表面光滑明亮或具有蠟質(zhì)光澤。膠膜充填土壤基質(zhì)及土壤裂隙中，緊緊包裹粗粒質(zhì)和巖屑（圖3-d）。

2）可識(shí)別出具有明確邊界的壘結(jié)形成物鐵質(zhì)團(tuán)塊、結(jié)核（圖3-e），可觀察到鐵質(zhì)團(tuán)塊被孔隙切割，推測(cè)為植物根系穿插，后植物死亡腐爛消解，只留下孔隙。鐵質(zhì)團(tuán)粒隨機(jī)分布在緊密的土壤基質(zhì)中，通過比較可發(fā)現(xiàn)孔隙少的基質(zhì)中鐵質(zhì)團(tuán)粒較多，表明通氣性影響了鐵質(zhì)形成的大小。3）粗粒質(zhì)受到成土作用影響，多分解為細(xì)小顆粒，呈現(xiàn)堆積狀，被洞狀孔隙分隔；細(xì)粒質(zhì)多為微晶b-壘結(jié)，具有雙折的方解石；細(xì)粒質(zhì)與粗粒質(zhì)相對(duì)分布主要呈現(xiàn)包膜狀（圖3-f）和橋接狀（圖3-g），有些粗粒質(zhì)完全或部分被較細(xì)粒質(zhì)包被，有些粗粒質(zhì)被不透明的暗色有機(jī)質(zhì)連接。4）微結(jié)構(gòu)主要呈現(xiàn)棱塊狀，土塊具有棱角，幾乎沒有孔隙，其內(nèi)有面狀孔隙分離，土塊一般互相接觸?？紫抖鹊?，占土體體積2%～5%，類型主要為孔洞，由單?；驁F(tuán)聚體堆積而形成的開放性孔隙，連通性較好，孔隙壁附著錳質(zhì)膠膜（圖3-h），由錳氧化物與黏粒組成，包膜狀或片狀。

圖3 古土壤層的微形態(tài)特征（a. 黃褐基質(zhì)，10×10；b. 紅褐基質(zhì)，10×10；c. 紅棕基質(zhì)，10×10；d. 膠膜，10×20；e. 鐵質(zhì)斑塊，10×10；f. 包膜狀壘結(jié)，10×40；g. 橋接狀壘結(jié)，10×40；h. 錳質(zhì)膠膜，10×10；交叉偏振光）Fig.3 Micromorphological characteristics of paleosol layer (a. Yellowish brown matrix, 10×10; b. Reddish brown matrix, 10×10; c. Reddish brown matrix, 10×10; d. Coating, 10×20; e. Iron pellets, 10×10; f. Coated barrier, 10×40; g. Bridging barrier, 10×40; h. Manganese plaque, 10×10; XPL)

2.2.2 文化層 1）原生礦物以石英、斜長(zhǎng)石為主，占土壤基質(zhì)總量的20%～30%。石英豐度最高，占15%～25%，粒徑10～200 μm，以10～100 μm粒級(jí)為多，呈棱角狀、次棱角狀。斜長(zhǎng)石豐度4%～5%，粒徑10～50 μm，呈它形粒狀。次生礦物以黏土礦物和赤鐵礦為主，黏土礦物豐度分別為25%～35%，黃褐色、淺褐色，呈膠狀、粉塵狀、針狀、纖狀。鐵氧化物以赤鐵礦為主，赤鐵礦、針鐵礦等組成土壤基質(zhì)中的鐵質(zhì)，豐度為25%～35%，黃褐色、紅褐色，呈膠狀、粉塵狀、針狀、纖狀。土壤基質(zhì)中存在大量腐殖質(zhì)膠體，呈淺褐色（圖4-a），分散狀，充填在碎屑或團(tuán)粒間，占基質(zhì)總量50%～70%。鐵質(zhì)團(tuán)塊、結(jié)核大小不一，因鐵質(zhì)染色程度不同，呈黃棕色或紅棕色?；|(zhì)中充填著炭屑和腐殖質(zhì)，這些表明土壤經(jīng)歷了一定強(qiáng)度的化學(xué)風(fēng)化和燃燒，高溫氧化條件比較充分，且土壤水分存在干濕變化。2）土壤中可以識(shí)別出具有明確邊界的壘結(jié)形成物，排泄形成物呈現(xiàn)出多種形狀，粒狀（圖4-b）、塊狀、碎屑狀和絲絡(luò)狀?？梢郧逦鎰e用火痕跡，紅燒土呈現(xiàn)出多種形狀，塊狀（圖4-c）、碎屑狀?？汕逦鎰e流水痕跡，呈現(xiàn)出定向排列或堆積狀態(tài)，根據(jù)排列的顆粒大小，可進(jìn)一步辨識(shí)出水流強(qiáng)度（圖4-d）。

可清晰辨別出培土活動(dòng)，如平整的孔道、平整的刮擦痕跡（圖4-e），以及和古人生產(chǎn)生活相關(guān)的器物和其他生物遺跡。3）粗粒質(zhì)受到耕作活動(dòng)影響，多分解為細(xì)小顆粒，呈現(xiàn)堆積狀，被洞狀孔隙分隔；細(xì)粒質(zhì)受到耕作活動(dòng)影響，多為微晶b-壘結(jié)，具有雙折的方解石。其中一些細(xì)粒質(zhì)受到火燒作用影響，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成的鐵質(zhì)氧化物覆蓋其上，顯示出弱干涉色特征，多為無分離b-壘結(jié)。另一些受到人為刮擦作用影響，呈現(xiàn)條紋狀，沒有清晰的邊界，在單偏光下不能識(shí)別，為條紋狀b-壘結(jié)（圖4-e）。細(xì)粒質(zhì)與粗粒質(zhì)因不同人為活動(dòng)影響相對(duì)分布呈現(xiàn)多樣化，包括斑晶嵌埋（圖4-f）、包膜狀、橋接狀、單一狀（圖4-g）、填集狀（圖4-h）。4）微結(jié)構(gòu)主要呈現(xiàn)海綿狀，幾乎沒有完全分離的微團(tuán)粒，孔隙多，且常常分割固相物質(zhì)的聯(lián)系?？紫抖戎校纪馏w體積5%～15%，孔隙類型主要為孔洞和孔道，孔隙壁附著腐殖質(zhì)?？椎纼?nèi)填充炭屑，孔道間不相連且分布有黏土礦物和方解石。

圖4 文化層土壤微形態(tài)特征（a. 腐殖質(zhì)，10×10；b. 糞粒，10×10；c. 紅燒土，10×10；d. 流水痕跡，10×10；e. 條紋狀壘結(jié)，10×40；f. 斑晶嵌埋狀壘結(jié)，10×40：g. 單一狀壘結(jié)，10×40；h. 填集狀壘結(jié)，10×40；交叉偏振光）Fig. 4 Micromorphological characteristics of cultural layer(a. Humus, 10×10; b. Fecal particles,10×10; c. Braised clay, 10×10; d. Running wtrace,10×10; e. Stripe barrier, 10×40; f. Phenocryst embedded barrier, 10×40; g. Single barrier, 10×40; h. Filling barrier, 10×40; XPL)

2.2.3 表土層 1）原生礦物以石英、斜長(zhǎng)石為主，占土壤基質(zhì)總量的35%～50%。石英豐度最高，占20%～25%，粒徑10～200 μm，以10～100 μm粒徑為多，呈棱角狀或次棱角狀。斜長(zhǎng)石豐度10%～15%，粒徑10～200μm，呈它形粒狀。云母豐度3%～5%，粒徑10～200 μm，片狀。次生礦物以碳酸鹽為主，具有比較清晰的構(gòu)造，如層狀（圖5-a）、塊狀（圖5-b）、粒狀（圖5-c）。大型粗骨顆粒散亂分布在土壤基質(zhì)中，主要由母質(zhì)風(fēng)化碎屑等雜亂堆集形成，碳酸鹽與黏粒膠膜混合，形狀不規(guī)則不穩(wěn)定，表明成土作用弱，時(shí)間短（圖5-d）。

2）可識(shí)別出兩類鈣質(zhì)形成物，包括繼承性鈣質(zhì)形成物和鈣質(zhì)新生體。繼承性鈣質(zhì)形成物，系非晶質(zhì)或隱晶質(zhì)碳酸鈣，一般為大小不均和形狀不規(guī)則的顆粒狀，多呈黃白色，較致密，其顆粒邊緣被蝕圓而顯得平滑（圖5-e）。鈣質(zhì)新生體，除在碳酸鈣顆粒內(nèi)部或周圍有方解石結(jié)晶形成外，在土壤孔隙中有時(shí)還能見到結(jié)晶較好、呈有序排列的方解石。除了干涉色外，假吸收特征也很明顯，系含有重碳酸鈣的土壤溶液在孔隙內(nèi)蒸發(fā)，碳酸鈣析出形成方解石依附于孔壁上或填充基質(zhì)間（圖5-f）。此外，還可識(shí)別淀積黏粒體（圖5-g），呈纖維狀弱光定向型式，顏色比土壤基體鮮艷，多分布于孔隙和結(jié)構(gòu)體表面，表明土壤黏粒垂直遷移并淀積。3）粗粒質(zhì)成土作用弱，多保持原始大小和形狀，呈現(xiàn)碎屑聚集狀，顆粒間互相堆疊或架空散布狀；細(xì)粒質(zhì)多為微晶b-壘結(jié)，具有雙折的方解石；細(xì)粒質(zhì)與粗粒質(zhì)相對(duì)分布主要呈現(xiàn)橋接狀（圖5-h），粗粒質(zhì)完全被不透明的暗色細(xì)有機(jī)質(zhì)連接。4）微結(jié)構(gòu)主要呈現(xiàn)包被狀，幾乎都由粗砂粒組成，但粒外有細(xì)物質(zhì)包被。孔隙度中，占土體體積5%～15%，類型主要為孔道和孔洞，呈現(xiàn)出堆集性不規(guī)則非穩(wěn)定態(tài)。

圖5 表土層土壤微形態(tài)特征（a. 層狀碳酸鹽，10×10；b. 塊狀碳酸鹽，10×10；c. 粒狀碳酸鹽，10×10；d. 粗骨顆粒，10×10；e. 繼承性鈣質(zhì)形成物，10×10；f. 鈣質(zhì)新生體，10×10；g. 淀積黏粒體，10×10；h. 橋接狀壘結(jié)，10×40；交叉偏振光）Fig. 5 Micromorphological characteristics of topsoil (a. Layered carbonate, 10×10; b. Massive carbonate, 10×10; c. Granular carbonate, 10×10;d. Coarse bone granule, 10×10; e. Inherited calcareous formation, 10×10; f. Calcareous neogenesis, 10×10;g. Deposited clay, 10×10; h. Bridged barrier, 10×40; XPL)

2.3 討論

土壤形成過程中受到五大成土因素或不同組合的支配，從而導(dǎo)致不同土壤微形態(tài)特征。其中氣候、生物中人類因素是本文主要探究土壤微形態(tài)特征的成因。目前已有學(xué)者對(duì)該遺址進(jìn)行過古氣候研究（查理思 等，2020b），即在該遺址內(nèi)選取1個(gè)未受到古人類活動(dòng)干擾的土壤剖面，對(duì)其進(jìn)行色度、粒度、磁化率、地球化學(xué)元素和黏土礦物分析，根據(jù)碳十四測(cè)年數(shù)據(jù)，還原該遺址仰韶文化早期到中原龍山文化時(shí)期以來的氣候變化。研究發(fā)現(xiàn)仰韶文化早期，氣候增溫增濕至穩(wěn)定。仰韶文化中期，氣候出現(xiàn)波動(dòng)，總體向干旱過渡。仰韶文化晚期，氣候變?yōu)楦衫洹＿M(jìn)入中原龍山文化之后，氣候加劇干冷。

結(jié)合該遺址古氣候研究成果，10～6.9 cal ka B P，進(jìn)入全新世后，氣候變暖，并轉(zhuǎn)為穩(wěn)定暖濕，對(duì)應(yīng)古土壤層。此時(shí)期土壤水分條件優(yōu)越，孔道孔洞發(fā)育，連通性好，與水有關(guān)的溶解、淋溶、物質(zhì)遷移過程活躍，土壤形成物類型豐富，尤其是鐵質(zhì)淀積膠膜極為發(fā)育，已有研究表明，鐵質(zhì)膠膜發(fā)育必須依賴于土壤水分的干濕交替（黃麗 等，2003）。土壤孔道為優(yōu)先流通道，F(xiàn)e3+以鐵質(zhì)膠膜的形式淀積于孔道壁或周邊基質(zhì)，同時(shí)以化合物的形式不同程度地富集為團(tuán)粒狀鐵質(zhì)團(tuán)塊、結(jié)核，呈紅色至深紅色。若土壤水動(dòng)力較強(qiáng)，黏粒中可裹入粗粒碎屑，導(dǎo)致部分孔隙被加寬，部分孔隙被充填（王琳怡 等，2022）。

6.9～4 cal ka B P，仰韶文化至中原龍山文化，氣候波動(dòng)，總體暖濕轉(zhuǎn)為干冷，對(duì)應(yīng)文化層。古人類活動(dòng)強(qiáng)度增強(qiáng)，多種活動(dòng)形式導(dǎo)致土壤基質(zhì)和壘結(jié)呈現(xiàn)多樣化，尤其是耕作活動(dòng)，使得基質(zhì)中充填著炭屑和腐殖質(zhì)，這些表明土壤經(jīng)歷了熟化過程，高溫氧化條件比較充分，且土壤水分存在干濕變化，可以識(shí)別出多種形成物，包括排泄形成物、用火痕跡、流水作用、培土活動(dòng)，以及和古人生產(chǎn)生活相關(guān)的器物和其他生物遺跡。粗粒質(zhì)受到耕作活動(dòng)影響，多分解為細(xì)小顆粒，呈現(xiàn)堆積狀，被洞狀孔隙分隔，呈現(xiàn)孔洞狀、包被狀、海綿狀微結(jié)構(gòu)。表明在人為培熟作用下，土壤微結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，特別是海綿狀微結(jié)構(gòu)一般出現(xiàn)在耕作熟化程度較高且土壤肥力達(dá)到一定水平，形成較多大而規(guī)則的孔隙，這樣的孔隙有利于植物根系深扎及土壤通氣透水功能的發(fā)揮（張曉娜 等，2016）。

4 cal ka B P以來，中原龍山文化以后，氣候保持干冷，對(duì)應(yīng)表土層。干冷氣候促生了以碳酸鹽為主的次生礦物，大型粗骨顆粒散亂分布在土壤基質(zhì)中，碳酸鹽與黏粒膠膜混合。方解石粗晶顯示了該層土壤形成時(shí)期耕作活動(dòng)較少，土壤環(huán)境穩(wěn)定，使雛晶有時(shí)間形成完整的晶粒（龐獎(jiǎng)勵(lì)，2007b）。古人類活動(dòng)強(qiáng)度減弱后，特別是培土活動(dòng)減少后，土壤發(fā)育減緩，土壤形成物較單一。粗粒質(zhì)多保持原始大小和形狀，呈現(xiàn)碎屑聚集狀。

3 結(jié)論

通過土壤微形態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)氣候和人類活動(dòng)因素對(duì)仰韶遺址土壤影響顯著。古土壤層微形態(tài)特征主要受暖濕氣候影響，土壤發(fā)育程度高，孔道連通性好，常為迷宮狀或孔道狀土壤微結(jié)構(gòu)，土壤粗顆粒多為不易風(fēng)化的石英、長(zhǎng)石等，粒徑相對(duì)較均勻?？紫吨車黠@存在大量的淀積黏粒膠膜，這是古土壤區(qū)別于其他土壤的典型特征。

文化層微形態(tài)特征主要受到古人類活動(dòng)影響，相較其他土層，土壤發(fā)育最為成熟。具有顆粒磨圓度、球度、定向性高及有侵入物的特征，土壤形成物和壘結(jié)呈現(xiàn)多樣化，可以清晰辨別出排泄形成物、用火痕跡、流水作用、培土活動(dòng)，這是文化層區(qū)別于其他土壤的典型特征。其中針狀方解石微晶是耕作土壤的重要特征，指示較短期的相對(duì)穩(wěn)定的較干旱環(huán)境。

表土層微形態(tài)特征主要受干冷氣候影響，土壤微結(jié)構(gòu)未發(fā)育完全，粗顆粒多呈棱角狀和次棱角狀，孔洞狀或整塊狀結(jié)構(gòu)，孔隙度低，且常為不連續(xù)孔隙，未見到淀積黏粒膠膜；可見到明顯的方解石凝塊，這表明鈣積現(xiàn)象明顯，這是表土層區(qū)別于其他土壤的典型特征。同時(shí)，完整的方解石晶粒也顯示了該層土壤形成時(shí)期時(shí)，土壤環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的特征。

仰韶文化正處于從采集與農(nóng)業(yè)混合初級(jí)階段向稻粟及家畜飼養(yǎng)混合高級(jí)階段的過渡時(shí)期，晚期時(shí)水稻等南方作物逐漸開始在北方栽培，促進(jìn)了原始農(nóng)業(yè)發(fā)展，奠定了旱耕文化。其原始耕作方式是珍貴的農(nóng)耕文化遺產(chǎn)，對(duì)于探索農(nóng)業(yè)起源與傳播以及民族農(nóng)作制度與技術(shù)、民俗宗教與文化的形成、演變等都具有重要的科學(xué)和人文價(jià)值。目前在南方古水稻土的研究中，“火耕水耨”的農(nóng)作技藝得到系統(tǒng)的梳理，而北方原始農(nóng)耕文化研究相對(duì)較少，本研究已在文化層中發(fā)現(xiàn)有關(guān)農(nóng)耕信息，下一步將加強(qiáng)相關(guān)土壤微形態(tài)鑒定和研究，可為籌備申報(bào)中國(guó)乃至世界重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)提供依據(jù)。