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水稻的起源在哪?水稻的栽培始于何地?

水稻的起源在哪?水稻的栽培始于何地?地球在最终冰期结束后迎来全新世的气候温暖化不久,即距今一万一千年前,曾有过一个气候短时期恶化的新仙女木期。气候变冷促使野生稻变为一年生草本,并阻碍了华中一带果实类和坚果类的生长。这应当就是人类开始把眼光投向野生稻的原因。

水稻的起源在哪?水稻的栽培始于何地?

被否定的瓦维洛夫学说与小麦的新起源地

“水稻的栽培始于何地?”关于这个疑问,过去主要以农学家及生物学者为中心展开讨论。近二十年来,开始有考古学者对这个问题提出见解。

一直以来,说到栽培起源,要数俄国科学家瓦维洛夫的理论最受瞩目。瓦维洛夫对世界各地目前的栽培作物进行了广泛调查,并提出一个假说,即栽培作物的种类最丰富的区域才是栽培作物的起源地。这个假说被称为“变异多样性中心说”。

例如在埃塞俄比亚高原发现了多种古代小麦,种类的多样性正是长久以来人们的经验和选择的结果,因此认为埃塞俄比亚高原是小麦的起源地。培育谷物的时间越长,对其的利用开发也越发达,从而诞生出多样的品种。所以拥有某种谷物多样品种的区域很可能就是该种谷物栽培的起源地。

根据这个假说,瓦维洛夫认为世界上有七个栽培起源中心地。东亚是其中之一。

东亚的栽培作物首推水稻。水稻主要有长粒的籼稻和短粒的粳稻两大类。这是广为人知的稻谷的两大分类。

人们通常认为这是以子实的形态为基准而做出的分类。九州大学的加藤茂苞教授则认为,当初种类基准也包括叶、根等多种属性,子实的形态只是这些基准属性之一而已。而当今我们已经判明的一点是,子实的形态与遗传形质的分类并不一致,这个问题将在后文详述。这种不一致给后来的研究带来了许多混乱。

然而也有学者似乎依然尊崇瓦维洛夫的理论,认为拥有多种水稻品种的地域才是水稻的起源地。京都大学的渡部忠世教授等学者着眼于东南亚至云南、西藏一代的古代寺院所用的泥砖,对泥砖中掺杂的稻谷壳进行了分析,结果表明,云南至印度东北部的阿萨姆一带存在着多种多样的稻谷品种,从而断定该地域就是水稻的起源地。

瓦维洛夫理论似乎很有说服力,但是在1960年代,芝加哥大学的罗伯特·布雷德伍德教授等学者把地质学、孢粉学、植物学、动物生态学等各领域的专家组织起来,在西亚开展了跨越学科的发掘考察。他们从出土物中发现了具有栽培谷物的形态特征的实物资料。把发掘出的土壤经过仔细地浮选之后,从中发现了食物等自然遗物,然后通过对这些自然遗物进行科学分析以寻求答案。

从这个时期开始,学界开始采用“碳十四年代测定法”这种理化学的年代测定方法。在此之前,考古学研究只能判定相对的年代,而“碳十四年代测定法”能够给出确切的年代,这种测定方法因此成为考古学的最大武器。学者们在西亚进行了跨学科的精密发掘考察之后,取得了丰硕成果。他们发现,在大约一万三千年前的以色列累范特南部一带,在温暖湿润的气候条件下生长着野生大麦、野生二粒种小麦以及野生一粒种小麦。他们还明确指出,在从一万三千年至九千六百年前,即被称之为先陶器新石器时代A期的阶段,在累范特一带最早出现了栽培谷物。就这样,考古学的实证研究成果推翻了瓦维洛夫的学说。

在东亚,自二十年前开始,也发生了同样的现象。长江上游地区的云南以及印度阿萨姆一带曾一直被认为是水稻的起源地。随着中国的发掘考察的进展,学者们并未在长江上游地区的云南一带发现水稻存在于古老阶段的证据,反而在长江下游地区和中游地区找到了年代久远的水稻。首先在长江下游地区的浙江省余姚市河姆渡遗址发现了大量稻壳,其年代为公元前五千年左右。后来又在浙江省桐乡市罗家角遗址发现了年代大致相同的公元前五千年前的炭化米。这些发现作为栽培稻的证据受到世人瞩目。

运用植硅体分析解明稻作的起源

其后,北京大学的严文明教授根据这些在发掘考察得到确证的栽培稻的年代,对其起源地进行了推定。他把在各地发现的栽培稻的最古事例标注在地图上后发现,最古老的水稻出现于长江下游地区和中游地区,然后才从这一带逐渐波及周边地区。

严文明教授还提出了一个关于栽培稻的假说。他认为,从根据文献等复原的野生稻分布上来看,野生稻的北限位于淮河以南,而正是在野生稻的生长界限地带,人们开始了水稻栽培。在野生稻分布的边缘地带,其收获量较低,这一地带的人们为了在有限的生态环境下生存而出现了适应现象,即通过栽培水稻来确保收获量。这个假说发表于1980年代初期。

现在这个假说得到了进一步证实。长江中游地区出土的栽培稻的年代越来越早。其中之一是发现于代表着彭头山文化的湖南省澧县彭头山遗址。这里出土的陶器坯土中发现了炭化稻。由于陶器的烧制温度较低,制作陶器时掺入的稻壳炭化后得以留存。其碳十四年代的树木年轮校正值为公元前6990年(未校正值BP7795±90)。由此可以断定,栽培稻早在公元前7000年前就已存在。(BP7795±90=距今7795±90年。BP:before the present)

更值得注意的,是在中国东南部的江西省中美进行联合发掘考察的仙人洞遗址和吊桶环遗址。这两处均为洞穴遗址,对遗址中的人工遗物和自然遗物的变化可以开展多层位的考察。并且,该地区以出土了最古老的陶器而广为人知。

在这次发掘考察中,学者们以层位为单位对稻谷进行了植硅体分析。所谓植硅体,即稻谷的机动细胞(motor cell)内的植物硅酸体。稻谷的叶脉等部分含有硅质,许多读者一定有过被稻叶划伤手指的经历,这正是因为稻叶含有植物硅酸体。因植物种类不同,硅质的植物硅酸体也呈现不同的形态,因此可以加以区分。人们利用植硅体的这种形态差异,来确定稻谷的存在。

在这次考察中,学者们还在栽培稻和野生稻的植硅体形态差异可以确认的前提之下,试图弄清野生稻向栽培稻变化的过程。然而关于这种根据植硅体来区分野生稻与栽培稻的方法,许多日本学者仍持怀疑态度。

这项考察的具体成果如下:

首先是根据吊桶环遗址的层位区分,明确判明其年代自G层向B层逐渐递减。在属于全新世初始期的G层(BP12000—11000),据植硅体分析知其为野生稻存在的阶段。而在F层(BP11000—10000)却没有发现稻谷的植硅体。E层(BP10000—9000)是陶器出现的阶段。经植硅体分析,可知这也是栽培稻随同野生稻出现的阶段。在D层(约BP8000),植硅体分析显示,栽培稻明显多于野生稻,由此可以想见原始农业也始于此阶段。在C层(约BP7000),栽培稻的植硅体进一步增多。并且对人骨的同位素分析显示稻谷确实是该阶段的食物源。

这些证据表明C层阶段是初期稻作农业社会的开始阶段。另外这个阶段相当于彭头山文化时期。

以上研究成果之中关于各层位的实际年代的问题,在参与共同研究的中美学者之间还存在着年代观的分歧。以上说明均以中国社会科学院考古研究所的赵志军先生的观点为准(他支持的是新的年代观)。关于实际年代的问题以及野生稻和栽培稻是否能以植硅体进行区分的问题在今后还有可能发生各种各样的争论,但是如果目前的研究成果确实可信的话,就说明至少在1万年前,人类就利用野生稻培育了栽培稻。

一时的气候恶化期促使栽培稻的诞生

那么,栽培稻是如何自野生稻产生的呢?下面就来探讨这个问题。近年来备受关注的是全新世初期的新仙女木期。这个时期距今约一万一千年,气候环境曾一度变得寒冷而干燥。

如前所述,在更新世末期至全新世初始的一万三千年前,冰川期的冷温期气温逐渐上升,冰川融化导致了海平面的上升。但一般说来,冰川期的海平面与现在相比,仍然大约低100米以上,但之后由于气温升高导致海平面上升,在大约6500年前的日本,海平上升的程度达到了被称之为“绳文海进”的高峰期。在此期间内,气温较之冰川期,并非一直呈稳定的上升趋势,而是在距今大约一万一千年前,也曾退回到像新仙女木期这样的短暂寒冷期。

以色列的累范特地区被看作西亚的栽培麦起源地,学界认为,很可能就是新仙女木期的气候变动对野生麦向栽培麦的转换发生了作用。关于栽培化的成因,其必然条件当然也包括人类社会的内在因素,但环境变动作为外在的充分条件也日益受到重视。

总之在新仙女木期以后,栽培谷物的现象开始在西亚出现。在东亚出现的同样的现象近年也开始受到瞩目。前述吊桶环遗址的F层没有发现稻谷的植硅体,与之相对,其下层的G层发现了野生稻的植硅体,其上层的E层则发现了野生稻和栽培稻的植硅体。

赵志军先生在分析了这些稻谷的植硅体之后,尤其重视没有发现植硅体的F层。据他推测,该层位的时期正好相当于新仙女木期,并且在经过了这个时期之后,人们开始利用野生稻培育出栽培稻。赵志军先生认为,在一时的气候寒冷化期间,野生稻的生态环境也随之恶化,这种变化与人类的栽培行为之间一定存在着某种关联。

现在,从孢粉分析得出的古环境复原数据来看,中国大陆在全新世初期确实有过气候短期恶化的新仙女木期。其年代相当于一万一千四百年至一万年前。

中国大陆的新仙女木期并非是在全新世气候温暖化的过程中突然来临的寒冷期,而是以冬季冷温化和夏季温暖化的季节变化,即季节风的弱化为特征。具体说来,这种季节变化的特征是:夏季风变弱,导致气候转向冷凉,而冬季风增强,导致气候急剧变冷。新仙女木期一旦结束,强烈季风再度回复,又使气候转向了夏季高温多湿、冬季寒冷干燥的温暖湿润期。

新仙女木期这个一时的气候恶化期影响了果实类以及橡子等坚果类植物的生长,相对而言,人们对采集获得的野生稻大概也因此变得更加关注。人们也因此越来越重视作为采集对象的野生稻。

并且,新仙女木期之后夏季风的发达也为稻谷的生长创造了适宜的环境。结果是人类的食物采集方式越发受到了限定。可以说,正是这种环境变化给稻谷的栽培化带来了转机。

栽培稻按子实的形状通常分为短粒的粳稻(Japonica rice)和长粒的籼稻(India rice)。从新石器时代遗址中发现的炭化米同样也可按形状分为粳稻和籼稻两种。直到最近,一般都认为新石器时代遗址内也存在这两个种类的米。然而近年来对水稻DNA的研究日益发达,研究证明,长江中下游地区的新石器时代遗址的栽培稻全都属于粳稻。

不仅DNA研究证实新石器时代的栽培稻是粳稻,植硅体分析的结果也证明了这个结论。甚至从栽培化之前的野生种的阶段起,就已经存在粳稻和籼稻的分别,而后人们应当是从两种野生稻各自培育出不同的栽培稻。也就是说,人们从野生粳稻培育了人工栽培的粳稻。

综合地球环境学研究所的佐藤洋一郎教授指出,粳稻又分为热带型粳稻和温带型粳稻。并对中国大陆早期的栽培稻进行了DNA分析,结果表明中国大陆早期栽培稻属于热带型粳稻。

熊本大学的甲元真之教授认为,栽培化的有利之处在于:野生粳稻向一年生草本的变化及其胚乳的增大。新仙女木期一时的气候变冷促使野生稻从多年生草本变化为一年生草本,加之夏季风的减弱使其生长发育的时间受到限制,导致了胚乳的增大。

气候变冷不利于野生稻的生长发育,其产量因此减少,同时也因为这个原因,单个的胚乳反而变大。我想这其中一定包含着物种保存的原理。

但在另一方面,金泽大学的中村慎一副教授对近年中国发现的栽培稻的起源时间提出了慎重的看法。他认为,稻作的开始应该不是在气候一时变冷的新仙女木期。因为这个时期之后气候环境急速转暖,这反而为野生稻提供了优越的生长环境。并且指出,属于彭头山文化的湖南省澧县彭头山遗址以及八十垱遗址的炭化米都难以断定为栽培稻。而河南省贾湖遗址、浙江省河姆渡遗址以及江苏省高邮县龙虬庄遗址出土的炭化米确实属于栽培稻。

如果可上溯至公元前七千年的贾湖遗址的炭化米确实是栽培稻的话,在之前的阶段,野生稻向栽培稻发展的过程又是怎样的呢?对此,我们应当对近年来植硅体分析的成果给予一定的评价,在目前情况下来看,认为新仙女木期之后栽培化得以实现的观点是妥当的。

上述过程可简单归纳如下:

地球在最终冰期结束后迎来全新世的气候温暖化不久,即距今一万一千年前,曾有过一个气候短时期恶化的新仙女木期。气候变冷促使野生稻变为一年生草本,并阻碍了华中一带果实类和坚果类的生长。这应当就是人类开始把眼光投向野生稻的原因。加之气候变动使得天气条件发生了变化。夏季风减弱导致了短暂而低温的夏天,同时强烈的冬季风带来严酷的寒冬。这种气候变动促使野生稻变为一年生草本,并导致胚乳增大。面对野生稻的这种变化过程,人类的采集策略也必然会转向野生稻。并且新仙女木期以后,气候转暖,加之切合东亚地形环境的季风的发达促生了高温多湿的夏季,为稻谷生长创造了良好的生长发育条件。由于这种生态环境的变化,人类的采集策略开始逐渐转向稻谷的栽培。

栽培就是从人类的上述采集选择开始的。

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