2025年12月11日，德国史前和历史考古研究院（线下）和山东大学考古学院（线上）共同组织了旱地农业水管理为主题的学术活动。汇报者为西班牙Pompeu Fabra 大学的Carla Lancelotti 教授和英国Kew Royal Botanic Gardens 的 Francesca D`Agostini博士。两位学者共同汇报了其团队多年在欧盟研究理事会资助的RAINDROP项目中所获得的诸多成果。报告题目为“旱地农业的韧性和适应性:抗旱作物的古代水管理（Resilience andAdaptation toDrylands:IdentifyingPastWaterManagementPractices forDroughtResistantCrops）”。讲座由基尔大学史前和历史考古研究院的安静平博士主持，活动由基尔大学Frauen auf Podium项目资助。

图1 讲座汇报现场（拍摄者Yasmin Dannath）

汇报者首先指出在干旱地区，农业可根据用水多少划分为三类:河漫滩农业(Décrue agriculture)、灌溉农业(Irrigation agriculture)和雨养农业(Rainfed agriculture)。这其中，雨养农业在旱地地区的潜力被严重低估。通常认为，只有在年均降水量至少为400毫升的地区雨养农业才具有可行性，而实际上即使在极度干旱的地区，例如干燥指数值为0.004-0.01的部分非洲地区，雨养农业不仅具有广泛的经济可行性，而且还是当地最重要的农业方式之一。这样的发现使得雨养农业的价值在气候不断变化的今天持续增长。然而，雨养农业在古代时期却难以识别，因此人们对其实践的历史知之甚少。同时，汇报者发现在当今非洲，雨养农业不仅会在一些远离水源并且极度干旱的地区进行，而且该地区也常常伴随着考古遗存的发现，暗示着人类对这些地区的使用很有可能在古代就已经存在了，那么这些人类活动是否与雨养农业有关联呢?RAINDROP项目旨在利用植物考古证据来研究雨养农业及干旱地区耐旱作物的种植情况。

讲座的第一部分围绕实验考古，主要建立在对植硅体和谷物稳定同位素的研究分析上。实验对来自埃塞俄比亚、肯尼亚、巴基斯坦、苏丹和坦桑尼亚的高粱Sorghum bicolor，珍珠粟Eleusine coracana和爪粟Cenchrus americanus的10个地方品种进行了两种不同水文条件（雨养和灌溉）的模拟种植。实验结果对作物干重 （biomass）、 硅含量（biosilicaaccumulation）和不同型态植硅体的含量进行了对比分析。得出的主要结论之一为即使同为C₄作物，不同种属在面对水文条件变化时，植硅体的生产反应存在不同。例如珍珠粟和爪粟的硅含量与作物干重呈现正相关，但是高粱虽然在灌溉条件下产生了更多的干重但是硅含量却没有增长。这一点也可以通过对谷物稳定同位素的研究加以验证。在相同种植条件下，NAD-Me途径的珍珠粟要比NADP-Me途径的高粱呈现出更高的碳氮值。因此，对古代样品中C₄类作物稳定同位素数值的解读要格外小心。汇报者还观察到即使在极为干旱的当今苏丹中部地区，雨养条件下种植的珍珠粟也生长地非常健康，显示出了很好水分利用。对这些珍珠粟样品的稳定同位素分析显示其中的一些样品和实验田灌溉条件下种植的样品的稳定同位素数值相似 (图二)。汇报者还认为作物获得水份的生长阶段比在整个生长过程中获得水份的总量更为重要，这一点通过不同生长阶段停止灌溉（播种后的第2，6和8周）后的实验样本的稳定同位素数据得到了证实。

图二 灌溉和雨养条件下的实验田样品以及苏丹中部雨养条件下的珍珠粟样品的稳定同位素数据

此外，研究者对珍珠粟，爪粟和高粱在灌溉和雨养条件下生产的植硅体不同类型的相关性分析显示，不同种属在不同水条件下的植硅体组合和植硅体含量存在明显不同:以前被认为是敏感型的植硅体类型在C₄作物中反而无法指示水分条件（如气孔）;一些敏感型植硅体类型比其他的敏感型对水文条件变化更加敏感（如扇型比尖型更加敏感）;一些固定型植硅体也可以用来指示水文条件（如鞍型）（表1）。据此，汇报者基于植硅体类型建立了一个判断C₄类作物用水情况的预测模型并将其运用到了对印度地区公元前2千纪早期城市形成时期的Harappa、Alamgirpur、Shikarpur和Kanmer考古遗址的研究中。结果显示遗址中C₄类作物使用灌溉的可能性要低于50%，即作物很有可能生长在水稀缺的条件下，据此假设古印度很有可能利用边缘化土地连续耕作（double cropping system）或者以机会性种植方式（opportunisticcultivation）种植C₄类作物。

表1 不同植硅体类型在预测模型中的P-值（绿色的深浅用来指示某种植硅体类型预测水条件时的有效性）

讲座的第二部分围绕民族学调查展开。民族学访谈工作主要在苏丹中部和塞俄比亚东北部提格雷（Tigary）地区的干旱至极端干旱的区域开展。苏丹中部地区的调查记录了该地区以传统雨养种植方式种植珍珠粟的情况。这些雨养农田坐落于半平坦的沙漠中且当地气候极端干旱至干旱。类似的雨养农业在往年的种植还可以通过卫星影像至少追溯至2005年 (2005年年降水量为127-135毫米）。这表明，雨养农业所需的年降水量远低于国际标准规定的旱地耕作最低门槛450毫米。因此，年降水量不能被用来作为指标工具对干旱地区的农业进行研究。提格雷东北部的调查则记录了分布于天然梯田上的旱作耕地。该地区属于半干旱亚热带气候，六至九月为雨季，但雨季降水不可预测性且干旱现象频发。在当地，传统生态知识蕴含着丰富的适应性解决方案，农民会根据降雨量、降雨时节等动态调整种植选择。例如，如果降雨未在预期时间到来，农民会避免种植高粱而转向种植小米，从而使旱地雨养耕作成为可能。以往旱地雨养农业被视为边缘化且生产力极低的活动，然而通过实地考察汇报者意识到旱地雨养农业的重要性:它们几乎无需灌溉却能提供可观的粮食供给。为了进一步探索C₄类作物在旱地种植的生态学影响因素，汇报者基于民族志的材料进行了建模分析。鉴于上述民族学调查的样本量较少，汇报者进一步加入了来自Human Relation AreaFiles(eHRAF) 数据库中全球范围内干旱地区和作物种植的材料信息。

模型分析的变量包括作物管理方式（粗放还是精耕细作）和水文条件（雨养、洪漫滩还是灌溉）。通过统计分析，汇报者重建了作物选择和栽培行为，结果显示当前在全球范围内爪粟和珍珠粟的种植可以被重建为粗放雨养、精细雨养和精细灌溉三种，而高粱的种植则呈现出多元化，除了粗放雨养、精细雨养和精细灌溉以外，还有随性雨养和精细河漫滩种植。对作物传统种植中的影响变量的重建显示，对爪粟、珍珠粟和高粱三种C₄作物而言，年降水量并非传统农业实践时的指标，其他因素比如作物生长周期，土壤水分保持度，土壤养分等对传统农业生态系统的塑造更有决定性影响。总之，在作物选择时，物理气候、土壤条件和空间分布等因素有着重要影响，而具体到不同作物种属的种植中，对爪粟而言是物理气候和土壤条件，珍珠粟是物理气候、土壤条件、空间分布和作物生长周期，高粱则是生长周期和土壤条件（图三）。

图三 对作物选择，爪粟(FM)种植，珍珠粟（PM）种植和高粱（SB）种植时的物理气侯（PC），土壤条件（ED），空间分布(XY)和作物生长周期（GC）的方差分解分析

汇报者进一步将民族学模型应用到了对阿克苏姆王国Aksumite Kingdom核心地区，即埃塞俄比亚北部和厄立特里亚南部地区的案例研究当中，结果显示爪粟可以在超过85%的阿克苏姆时期遗址中种植，但超过100 km的地区这一数据会降到63%。当谈及种植强度和水文管理时，民族学模型显示绝大多数的遗址在种植爪粟时会选择粗放雨养型农业。高粱可种植的范围呈现辐射状即1km范围内为20%的遗址，25km为50%的遗址，100 km则上升为100%的遗址。对于高粱而言，在阿克苏姆时期最有可能获得的是长周期晚成熟的高粱品种。根据民族学模型，这些长周期的高粱品种很有可能是在粗放雨养的条件下种植的。为了验证这个民族学模型下重建的阿克苏姆时期的农作物种植是否可信，汇报团队还同时进行了其他两项研究:1.对提格雷地区Mezber（Early Pre-Aksumite1600 BCE—1 CE）and Ona Adi(Late Pre-Aksumite and Aksumite750/600 BCE—700 CE) 两个重要遗址研磨石器工具植物微遗存的研究显示研磨工具上发现的淀粉粒和植硅体绝大多数都是来自C₄类植物，这证实了C₄类作物在该时期加工和种植的可能性。2.对Ona Adi遗址基于植硅体模型的研究证实了该遗址C₄类植物更有可能生长在水分比较紧缺的条件。上述两个研究证实了民族学模型的结论，即C₄类作物在阿克苏姆时期很有可能以粗放雨养的方式进行种植。

最后，两位学者强调，我们（对古代社会）知道得越多，理解得就越少——亦即数据越多，画面就越复杂,但我们确实比最初探索时掌握了更多认知:旱地并非众人想象中的模样;C₄作物的重要性远超现有认知;传统知识在构建可持续农业体系中蕴藏巨大潜力;年均降雨量不能作为农业潜力的衡量标准;稳定同位素分析和植硅体方法可作为旱地作物水资源管理的指标;雨养农业是长期传统知识的结晶,应成为我们在干旱地区构建可持续系统的一座灯塔。

在互动环节，两位学者回答了现场和线上提出的问题，包括砂质土壤条件对植硅体研究的影响，成组植硅体判断标准，地方品种的定义和选择，地方品种对谷物稳定同位素数值的影响以及民族学调查和实验考古研究方法之间的关系等。整场讲座内容丰富，扩展了师生的学术视野。

【作者:安静平 审核:邬如碧 陈雪香】