在以色列亚夫内内陆地区识别埋藏的拜占庭时期至早期伊斯兰时期的农业土壤：一种多指标分析方法

《Journal of Archaeological Science: Reports》：Identifying buried byzantine-early Islamic agricultural soils in the Yavne Hinterlands, Israel: a multi-proxy approach

特拉维夫附近Tel Yavne地区通过多学科方法（土壤地球化学、沉积学、便携式X射线荧光等）识别出埋藏的Anthrosol层，化学特征（高磷、钾、钙）显示农业活动遗留的养分富集，证实1.8公顷古代农业区并揭示人类活动对土壤的长期影响。

　　

Jenny Marcus|Nimrod Wieler|Shulamit Terem|Noam Greenbaum|Tami Zilberman|Gal Yasur|Yotam Asscher|Pablo Betzer|Daniel Varga|Oren Ackermann

以色列阿里埃尔大学以色列土地研究与考古学系

摘要

古代农业土壤中含有反映过去文化活动的地球化学和物理指标，这些指标通常体现了农业活动导致的养分积累。因此，研究土壤化学成分有助于识别古代农业遗址。然而，很少有研究关注与历史农业相关的土壤元素组成。本研究利用潜在的替代指标，在以色列Tel Yavne地区的埋藏土壤中识别和绘制古代农业活动的分布图。

本研究采用多学科方法，包括沉积学、便携式X射线荧光（pXRF）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、总有机碳（TOC）含量及其同位素组成（δ¹³C值）、便携式光释光测量（pOSL）和高分辨率数字高程模型（DEM）分析，对Tel Yavne附近的土壤剖面进行了分析。剖面显示了夹层粘土和石英砂层，顶部是含有拜占庭/早期伊斯兰时期文物的灰化土（Anthrosol）。这种灰化土富含磷、钾、钙和硅，与现代施肥土壤相当，表明其养分来源于生物质灰烬和有机废弃物。这些发现揭示了一个18杜纳姆（1.8公顷）的农业区域，强调了综合运用地球化学和沉积学方法重建古代土地利用的重要性。

引言

古代农业区可以提供有关人类活动的文化见解（例如，Daugstad等人，2006年）。每个社会共享的决策都包含了集体和个人文化传统的信息。通过对农业沉积物的成分分析，可以检测到可见考古遗迹之外的古代人类活动，因为人为活动会以可识别的方式改变自然沉积物，从而形成独特的土壤特征，这些特征可以通过多种分析方法进行追踪和测量（Tel Burna：Nikolskaia等人，2025年；Tell⁹es Safi/Gath：Ackermann等人，2014年；Tel Yarmouth：Paz等人，2017年）。这类研究表明了人类活动对表土的长期影响，从而能够重建古环境条件和过去的人类活动对土壤的影响。在多项考古研究中，化学异常现象被用作人类活动的替代指标（Smejda等人，2017年；Nielsen和Kristiansen，2014年）。然而，将深层土壤剖面的成分与具体的人类活动联系起来仍然具有挑战性。同样，对以色列犹大山区考古土丘（tell）进行土壤学分析发现，这些土丘与其参考土壤剖面具有高度相似性（Itkin等人，2018年）。

由于侵蚀、掩埋、混合以及随后的人为影响，识别古代农业活动的确凿证据颇具难度。由于某些古代农业活动涉及养分积累和自然土壤化学特征的变化，这些农业灰化土保留了关于集体和个人文化活动的地球化学和物理信息。因此，详细分析土壤中的化学元素可能是识别古代农业活动的重要工具。然而，关于黎凡特南部古代耕作土壤的元素组成数据仍然匮乏。

Tel Yavne考古遗址位于以色列内陆和南部沿海平原，属于地中海气候区，年平均降水量约为500毫米，冬季湿润寒冷，夏季干燥炎热（图1）。Tel Yavne周边的地质结构由更新世时期的钙质风成砂岩山脊（当地称为“Kurkar”）构成（Malinsky-Buller等人，2016年；Harel等人，2017年；Zaidner等人，2018年），这些山脊呈南北走向，与晚更新世至全新世时期的海岸线平行。该地区的土壤包括红色砂质粘土（当地称为“Hamra”）、冲积土和洪泛平原冲积土，以及由Soreq河在全新世时期沉积的水成变性土（Grumusols）（Dan等人，1972年；Dan等人，1976年；Dan等人，2007年；Sneh和Rosensaft，2004年）。该定居点位于钙质风成砂岩山脊的最高点之一，海拔约30米。Soreq河向北流淌，位于土丘以东约400米处，形成了一个宽阔平坦的洪泛平原，其中富含粘土的土壤可能被用于农业和原材料采集。Soreq河的流量具有地中海气候的特征，年平均流量为270万至300万立方米（Nir，1964年）。现代Soreq河的流向已改为向西流入Yavne地区，因此近期数据对于古水文重建的可靠性较低。当前研究区域位于土丘外围的Soreq洪泛平原上。

先前的发掘和调查显示，该遗址从中青铜时代至今一直有人居住（Fischer和Taxel，2007年；Yannai，2012年，Yannai，2014年）。当前的发掘揭示了广泛的工业遗迹，包括压榨机、陶窑、玻璃生产遗迹、墓葬和建筑遗迹，这些遗迹可追溯到铜石并用时代、中青铜时代、铁器时代、波斯时期、希腊化时期、罗马时期、拜占庭时期以及早期和晚期伊斯兰时期（Haddad等人，2021年；Nadav-Ziv等人，2021年；Nadav-Ziv等人，2022年；Abadi-Reiss等人，2022年；Varga等人，2022年；Golding-Meir等人，2023年）。在该遗址新发现的两个晚期拜占庭时期的复杂压榨机表明了当时的规划和大规模葡萄酒生产（Haddad等人，2024年）。该遗址位于地中海植被带内，目前主要生长着野生一年生草本植物，这些植物是废弃和受干扰土地的典型植被。由于数千年来的人类和农业活动，这些植物在该地区占主导地位。自晚全新世以来，这些人为过程改变了地表状况，将古代景观转变为今天所见的人为环境。尽管有研究表明农业用地靠近大型土丘（例如，Paz等人，2017年；Nikolskaia等人，2025年），但这一关系尚未通过详细的考古和地质考古研究得到证实。明确这一关系对于理解古代土地利用、经济活动以及长期农业活动如何影响遗址保存和景观变化至关重要。

鉴于Tel Yavne及其周边地区存在大量的工业设施和广泛的土地利用，本研究旨在识别沉积物和土壤中的独特化学和物理特征，以区分人为层和自然土壤。通过整合地质考古学、土壤学和地球化学分析，我们试图确定这些埋藏的人为沉积物的特征和空间范围，并评估它们与附近定居活动的关系。具体而言，本研究探讨以下问题：（1）土壤/沉积物中的特定地球化学和物理特征是否可用于识别Tel Yavne附近过去的人类活动相关的人为层？（2）这些特征与未受干扰的参考沉积物有何不同？（3）这些差异揭示了Soreq洪泛平原过去人类活动的强度和范围？为了实现这些目标，我们分析了一个代表无考古遗迹区域自然沉积物积累的对照样本，以区分文化影响和背景土壤成分。

材料与方法

本研究结合了野外调查、沉积学分析（包括质地、结构和颜色）、化学和矿物学测试、便携式光释光测量（pOSL）以及使用高分辨率数字高程模型（DEM）的数据分析。这些方法共同用于描述Tel Yavne附近埋藏土壤层的物理、化学和人为特性。

沉积学特征描述

对所研究的土壤-沉积剖面（S1、S2、K2和K3）中暴露的沉积物进行详细描述后，发现了以下主要单元（从上到下依次说明）（图3，表1，补充材料2）：

单元1：棕色（10YR 4/3）Grumusol，粘土质结构，含有角状块状物，其中包含最多5%的碳酸盐结核（直径1厘米）和石英砂囊（直径5厘米）。该单元在不同深度含有根系，其中5%为陶瓷碎片。

农业证据

本研究采用多学科方法分析土壤剖面中潜在的拜占庭/早期伊斯兰时期人类活动。分析的剖面显示了四个连续且一致的主要土壤-沉积单元。值得注意的是，发现了一层具明显边界的人为层（单元2），其中含有灰色灰烬、陶瓷碎片、木炭碎片、微木炭、金属渣、骨骼和种子，以及较高的磷和钾含量。

结论

在Tel Yavne附近发现了一层厚度为0.2–0.8米的灰化土，覆盖面积约为1.8公顷，位于地表下1–2米深处。这层人为土壤形成于拜占庭-早期伊斯兰时期，使用了当地风成砂岩山脊底部的沙子作为改良农业土壤的基质。化学和同位素数据表明，其灰色调反映了比邻近土壤更高的肥料投入。

CRediT作者贡献声明

Jenny Marcus：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，可视化，方法论，调查，正式分析，数据管理，概念化。Nimrod Wieler：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，可视化，方法论，调查，正式分析，数据管理，概念化。Shulamit Terem：撰写 – 初稿，可视化，调查，数据管理。Noam Greenbaum：撰写 –

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究是在以色列文物局的许可A-8999下进行的。Yavne东部的发掘项目由以色列土地局资助，自2019年以来一直在Tel Yavne东部和东南部进行。

我们感谢以色列地质调查局的Y. Jacobi-Glass进行了粒度分析。