不同水文气候条件对中国西南部岷江流域山区和盆地地区史前文化的影响

Hydroclimatic dynamics shaped divergent prehistoric cultural trajectories in the Minjiang River basin through flood regimes and moisture fluctuations. Our loess record reconstruction (5.2–2.2 ka BP) revealed high-elevation settlements thrived under湿润 conditions but were hindered by flooding, while post-3.7 ka BP drier climate stabilized the basin for major civilization emergence.

　　

卢永秀|高正轩|卢丰燕|严婷婷|王继晓|李远新|肖琪莉|王琳|谭良成|康树刚|董广辉

中国地质大学地球与环境科学学院西部环境系统教育部重点实验室，兰州730000

摘要

水文气候动态一直是古代文明演变的重要驱动力，流域内的高降水量既可能促进文化繁荣，也可能引发破坏性洪水。尽管在四川省岷江上游山区与中下游地区，史前文化发展的轨迹存在明显差异，但由于缺乏该山区-流域系统的全新世古气候记录，水文气候动态在塑造这些模式中的作用仍不明确。本文基于岷江上游地区的多代理黄土记录，重建了高分辨率的水文气候状况。研究结果表明，在5.2–3.7千年前，较高的湿度水平不仅促进了高海拔地区的人类定居，还引发了频繁的洪水，阻碍了该流域内的文化扩张。3.7千年前后，湿度下降减少了洪水频率，从而稳定了流域环境，促进了包括三星堆在内的主要古代文明的出现，并伴随着定居中心的下游迁移。我们的研究揭示了水文气候动态在山区-流域系统中对文化轨迹的不同影响，加深了人们对水文气候动态如何影响流域尺度上史前文明演变的理解。

引言

水文气候动态通常被认为是区域或流域尺度上古代文明演变的关键环境因素。充足的湿度通常与文化繁荣相关——例如全新世时期的撒哈拉地区（Kuper和K?pelin，2006年）以及欧洲和亚洲的王朝繁荣时期（Büntgen等人，2011年；Qin等人，2025年），而长期干旱则常与社会崩溃联系在一起，如美索不达米亚、哈拉帕和玛雅文明的衰落所示（Weiss等人，1993年；Kathayat等人，2017年；Evans等人，2018年）。然而，也有研究表明，水文异质性——特别是洪水——可能是社会衰落的诱因，例如良渚和卡霍基亚的情况（Munoz等人，2015年；Zhang等人，2021年）。尽管大多数研究认为水文气候动态对古代文明演变的影响是单调的（Munoz等人，2015年；Zhang等人，2021年），但社会系统的复杂性——尤其是在具有多样化地貌特征（如山区-流域地形）的单一流域内——可能被忽视了（Zhang等人，2025年）。

四川省位于青藏高原东部，一直是史前人类迁移的重要通道（Wang等人，2018a；Zhang等人，2019年）。然而，其复杂的山区-流域地形使该地区极易发生山洪，历史记录显示岷江频繁溢出至成都平原（Zhang等人，2021年；Guo等人，2023年；Huang等人，2017年；Wu等人，2024年）。直到公元前265年都江堰灌溉系统的建成，这种持续的洪水问题才得到有效缓解（Zhang等人，2013年）。从考古学上看，新石器时代的人类聚居地主要集中在高海拔地区（图1b；Gao，2019年；Cheng等人，2024年；Gao等人，2025年），而低洼流域的主要文化发展——如金沙和三星堆遗址——则出现在青铜时代（Ran等人，2022年；成都文物考古研究所，2023年）。这种时空上的聚居模式差异背后的驱动因素——尤其是它们与岷江上游水文气候变化的潜在联系——仍不清楚。鉴于现代观测表明降水是洪水的主要诱因（Xiong等人，2019年），对岷江上游进行全新世水文气候重建对于明确水文动态、洪水机制和人类居住模式之间的联系至关重要。重要的是，在都江堰灌溉系统建成之前（公元前2.2千年前），岷江沿岸的洪水不仅影响了河流流域本身，还影响了相邻的低洼地区，如成都平原（Jia等人，2017年）。因此，我们将史前人类活动的范围定义为包括四川省西部的高地和平原地区（图1）。

本文基于岷江上游的平桑（PS）黄土序列进行了系统的水文气候重建（图1b），其年代通过光释光（OSL）和加速器质谱（AMS）¹⁴C测年确定为5.2–2.2千年前。我们使用了一系列代理指标重建了水文动态，包括颗粒大小、磁化率和X射线荧光（XRF）。同时，分支甘油二烷基甘油四醚（brGDGTs）用于估算土壤温度，n-烷烃和总有机碳（TOC）作为植被重建的代理指标。通过整合考古和古气候记录，我们发现了岷江上游山区与下游流域在水文气候驱动的洪水影响上的显著差异：5.2至3.7千年前的高湿度水平促进了高海拔地区的人类活动，而3.7千年前后降水减少，使得流域内大规模文明的出现成为可能。因此，这项研究展示了水文气候在不同地貌特征下的史前文明演变中的不同影响模式。

研究地点与采样

PS黄土序列（103.61°E，32.59°N，2878米）位于青藏高原东缘的松潘市（图1）。根据中国气象局的气候数据（https://data.cma.cn/en），松潘市的年平均气温约为5.7°C，年平均降水量约为720毫米，其中约72%的降水集中在夏季。2024年4月，共采集了50个样本

年代学

从PS序列中获得了四个OSL年龄数据。最上层的样本可追溯到2.18千年前，最下层的样本为5.21千年前。序列中部的两个年龄分别为2.92千年和3.32千年前（图2；表1）。OSL年龄-深度剖面在层序上是一致的，没有沉积扰动的证据。此外，从相邻的灰坑中采集的木炭得到的AMS ¹⁴C年龄为2.62千年前，位于

5.2至2.2千年前岷江上游流域的气候-环境动态

通过对PS黄土序列的多代理分析，我们全面重建了5.2至2.2千年前岷江上游地区的气候和生态动态。为了便于综合分析这些多代理数据集，我们对温度、水文和植被参数的记录进行了标准化处理（图5a–c和表S1）。在区域框架内评估时，这些模式既表现出一致性，也显示出重要的细微差别。已发表的气候记录——主要是

结论

基于我们的多代理重建，本研究记录了5.2至2.2千年前岷江上游流域的水文气候演变，并探讨了其与土壤温度和植被动态的关联。此外，通过整合现有的古洪水记录和考古记录，我们系统地揭示了四川省高海拔和低海拔地区史前人类居住的时空模式，并建立了水文气候动态与这些模式之间的因果关系。

CRediT作者贡献声明

卢永秀：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化，方法论，正式分析，数据管理。高正轩：撰写——初稿，可视化，方法论，调查，正式分析。卢丰燕：撰写——审稿与编辑。严婷婷：撰写——审稿与编辑。王继晓：撰写——审稿与编辑。李远新：撰写——审稿与编辑。王琳：撰写——审稿与编辑。谭良成：撰写——审稿与编辑。康树刚：

未引用的参考文献

Zhu等人，2021

利益冲突声明

我们声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究工作。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（424B2003）、中国科学院青年创新促进协会（Y2022102）、中国科学院地球环境研究所创新基金（E551031256）和中国科学院青年跨学科团队（2024000021）的支持。