2026年5月5日，中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所聯(lián)合國(guó)內(nèi)外多家科研機(jī)構(gòu)，在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）在線發(fā)表題為《全新世土壤溫度波動(dòng)調(diào)控新石器時(shí)代東亞粟作農(nóng)業(yè)演化》（Soil temperature fluctuations modulated millet agriculture evolution in Neolithic East Asia）的研究論文。該研究建立了黃土高原全新世高分辨率的土壤溫度變化記錄，提出全新世土壤溫度是東亞新石器時(shí)代粟作農(nóng)業(yè)時(shí)空演化的重要調(diào)控因素，為理解中華文明起源演化的環(huán)境因素提供了新的觀測(cè)證據(jù)和模型視角。

此項(xiàng)研究由中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所、蘭州大學(xué)環(huán)境考古與文物科學(xué)中心、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究院、大英博物館以及華盛頓大學(xué)等單位的研究人員共同完成。研究團(tuán)隊(duì)在新石器時(shí)代粟作農(nóng)業(yè)發(fā)展核心區(qū)、黃土高原中部慶陽(yáng)地區(qū)選取龍骨溝黃土沉積（厚約4米）為研究對(duì)象，通過(guò)18個(gè)光釋光年代和14個(gè)全有機(jī)碳十四年代建立了高分辨率年代序列。在此基礎(chǔ)上開(kāi)展生物標(biāo)志物（GDGTs和正構(gòu)烷烴）分析，建立了距今約12300-2800年的土壤溫度變化曲線。通過(guò)其與中國(guó)北方考古和古氣候資料的對(duì)比分析，并應(yīng)用粟作分布模型模擬方法，揭示了全新世土壤溫度變化對(duì)新石器時(shí)代東亞粟作農(nóng)業(yè)時(shí)空演化過(guò)程的影響。

研究結(jié)果顯示：距今約12300-7500年，土壤溫度相對(duì)較高，濕度較小，植被覆蓋相對(duì)較差；距今7500-6000年，土壤溫度持續(xù)降低，濕度增大，植被覆蓋良好；距今6000年以后，土壤溫度迅速回升并進(jìn)入長(zhǎng)達(dá)數(shù)千年的穩(wěn)定期，濕度持續(xù)降低，植被覆蓋變差。通過(guò)與粟作農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的對(duì)比分析，研究獲得以下重要認(rèn)識(shí)：距今8000-7500年，相對(duì)較高的土壤溫度有利于粟黍種植，在生存壓力較大的燕遼地區(qū)，古人類率先采用粟黍種植作為重要生計(jì)方式。同一時(shí)期，在黃土高原古人類的生計(jì)仍以狩獵為主。距今7500-6000年，較高的植被覆蓋度與土壤濕度導(dǎo)致土壤溫度顯著降低，對(duì)粟黍種植產(chǎn)生重要影響。粟作分布模型模擬顯示該時(shí)期燕遼大部分地區(qū)的粟黍種植環(huán)境惡化，粟作農(nóng)業(yè)發(fā)展中心南移至黃土高原及周邊區(qū)域。距今6000-4000年，相對(duì)溫暖且穩(wěn)定的土壤溫度以及較低的植被覆蓋度，可能促進(jìn)了粟作農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展與擴(kuò)張，從而為中國(guó)北方新石器晚期文化繁榮奠定了基礎(chǔ)。該研究還指出土壤溫度變化對(duì)東亞農(nóng)業(yè)體系演化的重要影響主要出現(xiàn)在新石器時(shí)代，與主要種植作物粟黍?qū)Φ蜏孛舾械奶匦杂嘘P(guān)，青銅時(shí)代以后耐低溫麥類作物的傳入則改變了這一模式。

本研究建立了東亞地區(qū)高分辨率年代支撐下的土壤溫度變化記錄，提出土壤溫度是新石器時(shí)代粟作農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要調(diào)控因子，初步闡釋了早期粟作農(nóng)業(yè)時(shí)空演化的環(huán)境機(jī)制。研究成果為理解中華文明從“八千年起源”到“六千年加速”的大延誤現(xiàn)象背后的環(huán)境因素提供了新的觀測(cè)數(shù)據(jù)和模型視角，助力了“中華文明探源工程”的相關(guān)研究。

蘆永秀博士生與韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究院的阮驕楊博士（現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所特聘研究員）為共同第一作者，康樹剛研究員與董廣輝研究員為共同通訊作者。本研究得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（Y2022102）、中國(guó)科學(xué)院青年交叉團(tuán)隊(duì)（2024000021）、歐洲研究委員會(huì)資助項(xiàng)目（ERC-2019-ADG-883700-TRAM）、韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究院項(xiàng)目（IBS-R028-Y3）、中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所創(chuàng)新基金（E551031256）以及陜西自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃（2024JC-JCQN-37）等的資助。

論文鏈接：

www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2529151123

圖1 新石器時(shí)代東亞土壤溫度變化影響粟作農(nóng)業(yè)社會(huì)演化示意圖（董廣輝設(shè)計(jì)）

圖2 中國(guó)北方距今4千年以前具有粟作農(nóng)業(yè)的考古遺址及brGDGTs溫度重建點(diǎn)位分布圖

圖3 東亞粟作核心區(qū)土壤溫度、水文氣候與人類活動(dòng)對(duì)比圖

圖4 粟作生長(zhǎng)適宜性對(duì)溫度變化的響應(yīng)