来自塔什库尔干湿地（中国帕米尔高原）的2000年古火灾记录：对丝绸之路人类活动影响的启示

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：A 2000-year Paleofire record from the Tashkurgan Wetland (Pamir Plateau, China): Implications for the impact of Silk Road human activities

人类活动驱动下的帕米尔高原古火史重建及多代理分析，通过花粉、磁敏感性及显微炭颗粒研究，揭示过去1880年火活动与丝路文明演变的关联。发现13世纪前火活动较低，14世纪后因农业扩张、宗教火崇拜及军事冲突显著增强，元明清时期火频与人类活动同步上升，证实人类通过土地开发、火 ritual及战争对火 regime的持续影响。

　　

刘晓晓|张云|周艳红|孔赵晨

中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土保护与利用国家重点实验室，中国长春130102

摘要

重建丝绸之路沿线的古火历史有助于我们理解自然过程与人类活动之间的复杂相互作用，并为该地区的长期生态和环境演变提供了关键视角。本研究对中国帕米尔高原上的琐罗亚斯德湿地（STCN）沉积剖面进行了多指标分析，结合了化石花粉、磁化率和显微木炭记录，以考察过去两千年的古火模式和人为影响。结果表明，大约1900年至1300年间的古火活动相对较低。然而，从约1300年前开始，伴有人为植物花粉的增加，同时大颗粒木炭（>125微米）浓度上升，磁化率也提高。这些变化与唐朝时期西域的发展以及琐罗亚斯德火崇拜习俗的传播相吻合。在670年至540年前（对应元明时期），大颗粒木炭浓度、磁化率和人为植物花粉出现二次峰值，而大型禾本科植物（>45微米）含量较低，这与察合台汗国的农业和军事活动有关。自140年前以来，大颗粒木炭浓度以及大型禾本科植物和人为植物花粉的丰度达到了有记录以来的最高水平，这可能是由人口增长、农业发展加剧和频繁战争所驱动的。大型禾本科植物、蒲公英花粉和大颗粒木炭颗粒之间的显著相关性表明，火灾与农作物或人为杂草的燃烧有关，进一步突显了人类活动的作用。多指标证据表明，丝绸之路沿线的人类活动（如农业实践、仪式用火和军事冲突）是该地区古火活动的重要驱动因素。特别是在元明时期和清朝，人类活动的强度与火灾频率、大颗粒木炭颗粒浓度、人为植物花粉含量和磁化率值同步增加。这项研究揭示了丝绸之路沿线人类-火-植被系统中的复杂相互作用，为干旱生态系统对人类活动的长期响应提供了重要见解。

引言

过去两千年是连接地质时代与现代高分辨率观测数据的关键桥梁，具有独特的研究意义。高分辨率的自然档案，如洞穴沉积物、树轮以及湖泊和湿地沉积物，显示这一时期经历了多次百年至千年的自然气候波动（Li等人，2024；Li等人，2025；Miao等人，2025；Qin等人，2025）。然而，通过对多个环境指标的综合分析，并结合历史文献记录进行交叉验证，表明全球环境变化的主要驱动因素发生了根本性转变。该系统已从主要由自然力量主导转变为自然过程和人类活动共同驱动。

在过去两千年中，人类活动对生态系统的影响在花粉记录中变得越来越明显。最近的研究证实，自秦汉王朝以来，中国东部的高强度土地利用导致了植物多样性的快速且不可逆的下降，表明这一时期的生态演变主要由人类活动而非自然气候因素驱动（Cao，2025）。人类活动改变了地表植被，并在花粉谱中留下了诊断性信号。例如，禾本科植物花粉比例的显著增加（尤其是栽培类型），以及蒿属和藜科等杂草花粉的组合，直接表明了农业区域的形成和扩张（Liu等人，2025；Song和Cao，2026）。人为杂草花粉的增加，以及松属和桤木属花粉的增加，以及双翅蕨孢子和禾本科植物花粉的同步激增，反映了人类砍伐森林和清理土地用于农业所引起的植被模式的深刻变化（Li等人，2024；Li等人，2025）。因此，花粉分析不仅是重建古环境的有效工具，也是连接自然环境演变和人类历史的不可或缺的学术桥梁（Chevalier等人，2020）。

火灾作为地球生态系统中的关键自然干扰因素，也是早期人类活动的重要工具，深刻影响了植被演替、碳循环和人类文明的发展（Bowman等人，2009）。重建古火历史对于理解“气候-植被-火灾-人类”这一复杂耦合系统的长期动态和反馈机制至关重要（Marlon等人，2013）。在这一研究领域，木炭（大颗粒>125微米；小颗粒10–125微米）作为不完全植物燃烧的产物，因其直接产生、在地层中保存良好且信息丰富，已成为重建古火历史不可或缺的核心指标（Figueiral和Mosbrugger，2000；Cheung等人，2021）。其浓度峰值清晰地对应于火灾事件，从而有效指示了火灾的频率和强度（Conedera等人，2009）。由于单靠木炭记录不足以完全解释火灾的驱动机制，因此通常将其与其他古环境指标（如花粉、地球化学元素和磁化率）进行整合和交叉验证（Marlon等人，2016；Argiriadis等人，2018）。这种综合方法能够有效区分火灾的主要驱动因素是自然气候波动还是人类活动，从而更全面地解释人类与环境关系的历史演变（Bowman等人，2011）。

作为连接东西方的古老交通枢纽和文明交汇点，丝绸之路上的“文明演变与环境变化”之间的耦合关系长期以来一直受到广泛关注（Dong等人，2022）。位于“丝绸之路经济带”核心区域的新疆和亚洲干旱地区，生态系统脆弱，火灾活动在其演变中发挥了重要作用。在全球变暖的背景下，区域火灾活动的增加趋势也提高了人们对古火研究的关注。迄今为止，在新疆北部和亚洲干旱地区已经取得了一系列古火研究的成果（Shen等人，2015；Li等人，2019）。这些研究表明，火灾历史受到气候和人类活动的影响，不同地区的影响时间和强度各不相同。此类研究为理解该地区的火灾、气候和人类活动之间的关系奠定了基础。然而，关于帕米尔高原——丝绸之路上海拔最高的高原走廊和农业文明交流的关键通道，仍存在显著的研究空白。高原上的许多考古遗址，如吉尔赞卡尔墓地，其地层清晰记录了古代文明的兴起、发展、繁荣、衰落和中断，使其成为解读丝绸之路兴衰和东西方文明融合的绝佳档案（Wu，2018）。考古发现表明，该地区至少2500年前就有人类使用火的证据（例如火坛）和东西方之间的物质文化交流（Shen等人，2015）。尽管一些研究开始关注帕米尔高原的古火记录——例如，对卡拉库尔湖沉积物的分析重建了过去4200年的火灾历史（Zhang，2022）——但该地区的优质古火记录总体上仍然有限。此外，与历史文献和考古证据的深入整合仍然不足。

因此，本研究聚焦于新疆帕米尔高原的塔什库尔干地区。我们采用了跨学科方法，分析了湿地沉积物中的化石花粉、磁化率和显微木炭数据。这些指标用于研究该地区随时间的古火驱动因素，特别关注丝绸之路人类活动的影响。这些发现有助于理解考古文化和丝绸之路沿线人为用火的影响。

研究区域

帕米尔高原（38°00′–41°00′N，73°00′–76°30′E）位于中亚东南部和青藏高原西北部，横跨中国新疆西南部、塔吉克斯坦东南部和阿富汗东北部。帕米尔高原被萨雷科尔山脉所环绕，可分为东部和西部两部分。中国新疆西南部的帕米尔高原位于塔什库尔干塔吉克自治县（通常称为塔县；35°37′–38°40′N）

STCN剖面的时间序列

从STCN剖面提取的两个木炭样本（深度分别为26–28厘米和74–76厘米）的AMS ¹⁴C年龄分别为135±20年和780±20年前。年龄-深度模型（图2）达到了可靠的收敛，后验迭代次数超过6000次。根据这一可靠的年代学，STCN剖面大约涵盖了过去的1880年。

STCN剖面花粉组合的特征

花粉分析样本在0至80厘米深度之间以2厘米间隔采集

反映古火事件的多指标

通过植被不完全燃烧形成的显微木炭颗粒提供了过去火灾事件的关键证据（Nesbitt等人，2025；Tsalickis等人，2025）。木炭颗粒的大小影响其传播：小到中等大小的颗粒可能传播很远的距离，而较大的颗粒（>125微米）通常在距离火源约1公里范围内沉积，因此表明了局部燃烧（Clark，1988；Patterson等人，1987）。颗粒大小在10至125微米之间

结论

STCN剖面中的木炭颗粒浓度表明，塔什库尔干湿地的植被大约1300年来一直受到人为用火的影响。与人类相关的花粉类型的存在、大颗粒木炭的显著增加以及磁化率的上升共同指向了该地区新兴的人类活动。在670至540年前，木炭浓度、磁化率和蒲公英

CRediT作者贡献声明

刘晓晓：撰写——初稿，数据管理。张云：撰写——审稿与编辑，可视化，验证，监督，资源管理，项目管理，方法论，调查，资金获取，正式分析，概念化。周艳红：撰写——初稿，正式分析。孔赵晨：撰写——审稿与编辑，监督。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号：41971121, 42271161）的财政支持。