专家上山“论稻”：看到十万年水稻演化史

5月24日，中国科学院地质与地球物理研究所、浙江省文物考古研究所、临沂大学和浦江县政府等单位联合发布了一项重大研究成果：早在约10万年前，野生水稻就已在上山文化分布区域存在。此后，它经历了一段从野生到驯化漫长而复杂的演化史。相关论文于北京时间5月24日凌晨在国际权威学术期刊《科学》在线发表。

国内权威专家现场考察了上山考古遗址公园，来听听他们怎么说的吧。

中国科学院地质与地球物理研究所研究员、博士生导师 吕厚远

将来的研究计划初步有三个方面：

第一个方面是驯化的过程研究：我们将来需要探究野生稻如何逐渐演变为驯化稻。普通野生稻原本是水生、多年生且通过营养繁殖的植物，它是怎样转变为一年生、通过种子繁殖的野生稻，并进一步被驯化成为我们今天所熟知的驯化稻呢？遗憾的是，这个详细过程目前仍是个谜。此外，我们还需要确定古代稻田的具体位置，因为稻田在耕种、栽培以及水稻驯化过程中扮演着至关重要的角色。了解古代稻田的位置和当时稻田的标准，将是我们接下来的重要研究任务。同时，大口盆在驯化过程中的作用也值得深入探讨，我对此已有一些初步想法，并进行了相关实验。

第二个方面是开展跨学科的研究：我们将引入新的方法和技术，例如环境DNA分析，这种方法能够提供丰富的信息，帮助我们研究从水稻的基因变化到植被分布的各个方面。同时，我还在与北大的专家合作，探索植硅体中DNA的提取方法。此外，我们还计划将地质学、地貌学和沉积学的研究方法、范式与水稻起源研究相结合，以期更全面地理解水稻的起源和演化。特别是，我们将把第四纪地质过程与古稻田研究相融合，进一步探索上山文化与其他地区例如江西仙人洞、吊桶环遗址在地质环境上的联系，以及它们之间在植被、气候、环境和地质发展过程中的相互关系。

第三个方面是理论性的探讨：农业起源问题仍有许多未解之谜和争议点。例如，水稻的起源是一次还是多次？是单点驯化还是多点驯化？驯化过程是迅速完成的还是经历了漫长的岁月？这些都是国际学术界仍在争论的理论问题。通过深入研究上山文化区的水稻起源，我们希望能够为这些问题找到答案。上山文化分布区拥有得天独厚的自然和文化遗产，为我们提供了宝贵的研究机会。目前，我们已经发现了十万年以来连续的野生、采集、驯化的序列，这一发现具有重要意义。它表明，上山地区或以东亚为代表的水稻起源与西亚是同步的，并进一步证实了中国是水稻最早起源地。这一发现也为未来研究气候变化、植物驯化、社会发展、农业起源、文明起源以及它们之间的关系提供了重要的材料和机遇。

浙江省文物考古研究所所长 方向明

我们为什么要进行上山文化考古？因为上山文化考古关系到早期稻作农业社会的形成。早期稻作农业社会的形成和发展，又涉及到更大的意义。因为从上世纪50年代，尤其是河姆渡发现之后，我们的考古学泰斗严文明先生，也就是题写“远古中华第一村”的考古学家，在1997年的时候曾经写过一篇《稻作农业与东亚文明》。他那时候就明确讲，黄河流域以粟作为代表的旱作农业和长江流域以稻作为代表的湿地农业，这两种彼此交融发展到最后形成了独树一帜的古代东方文明。那就是说明，这个稻作以及稻作农业社会，对中国文明、东亚文明、世界文明有非常重大的影响。在探索的过程当中，除了我们常规的考古学手段和方法，更需要多学科的合作和科技考古的介入。讲稻作就会涉及到当时社会是什么样子的、当时的村落是什么样子的、当时的周边的环境是什么样子，还会涉及当时作为重要支撑的古稻田会是什么样子的，会涉及到当时的水稻它到底是已经被驯化了呢，还是怎么样的一个状态，以及它之前又是什么样子的。我们之前光靠肉眼是解决不了这些问题的，需要自然科学和多学科的介入跟合作。这次吕厚远老师为代表团队的重要成果，为我们探索早期稻作农业社会形成的基础提供了非常好的材料。而且它还涉及到整个稻的一个起源、野生稻到驯化稻的一个过程，提出了几个关键性的时间节点。这些关键性的时间节点，到现在为止有一定的考古学证据，但是还有一些需要在今后的工作中加以验证，具体情况到底是不是如此。比如他今天讲到的1.3万年，那么1.3万年的年代，现在我们测年数据非常少，上山最早一万一（千年），也还是根据陶片当中的残留物做的检测。那么1.3万年，到底会是什么样一个状况？那最后需要有考古工作来进行实证。但是他给我们打开了一扇窗户，所以这个意义无论是从农业起源，还是早期农业社会的这个形成和发展都相当的重要。今后的研究发展还是要大力加强聚落考古的工作。因为就像今天新闻发布会蒋老师所说的，是提供了一个自然的基础。更多的基础还是要像今天我们所站的遗址上一样，需要找到当时的完整的村落。完整的村落包括里面的格局，还包括外面的生产作业区，还包括更大范围的它所处环境，也就是它当时的商业图景，一幅非常生动的早期稻作农业社会的一个状态就会呈现在我们面前。然后我们通过综合的考量，从宏观、微观，从时间和空间上就能勾勒出一副非常生动，也能够有更加有说服力的一个场景给大家。

浙江省文物考古研究所研究员、上山文化主要发现者 蒋乐平

这次成果为上山稻作文化的向前追踪又提供了重要的信息和坚实的基础。论文的基础材料实际上就是在我们遗址的生土层里面。这个问题的提出，实际上就是想探索野生稻，作为稻作农业的起源地，那它必须有一个自然基础，必须有一个野生稻的基础。在这方面的原来我们是空缺的。我们是从原生地层的深处提取研究材料，所以它的研究成果当然是科学的。研究表明，金衢盆地分布着有十万年演化史的丰富的野生稻，有这么一个自然基础和必要条件，才使得上山人落脚到我们金衢盆地以后，驯化和栽培水稻。所以我觉得我们这个成果非常重要，研究材料不是我提供的，而是我们的上山文化遗址提供的。它是个客观的材料，是一个客观的基础材料，所以说我相信这项成果，会是上山稻作文化研究的一个非常重要的里程碑。这项成果，它的最核心要点就是从野生稻到驯化稻的演化过程，驯化稻就牵涉到上山遗址、上山文化。作为稻作文化起源地的这个重要的核心内涵，上山文化申遗最重要的内核就是稻作起源，这个成果实际上为上山文化作为稻作农业起源地提供了强大的支撑和关键性的科学依据。

中国科学院地质与地球物理研究所研究员、博士生导师 张健平

这个研究确实有一些困难和挑战。那么我们觉得这个最大的困难，可能就是水稻怎么判别有野生和驯化的一个方法。那么事实上这个工作，可以追溯到上世纪的70年代。水稻植硅体这个方法最早还是由日本的学者发现的。当时发现这个水稻的扇型植硅体有鱼鳞纹的特征。随后到了2002年的时候，吕厚远老师发表一篇文章，发现水稻鱼鳞纹的数量，在驯化稻中通常大于等于9个，而在野生到中则多数少于9个，建立了一个半定量的标准，但是还缺少定量的统计学的过程研究。那么接下来我们这个团队基本上就是聚焦在这个方法学问题上进行比较深度的探索。我在2009年在读博士的时候，就开始对上山的样品进行了一些分析，利用水稻扇型植硅体的判别方法，发现上山的水稻已经有驯化的迹象了。随后，我们团队的郇秀佳老师、左昕昕老师、王灿老师等针对这些问题都做了很多的工作，包括对现代水稻样品分析、表土样品分析等等，利用植硅体区分野生和栽培水稻的方法的准确度也逐步提高。这个过程前后经历了大约20年的时间，我觉得是最大的一个挑战。那么有了这个方法之后，我们才能够对上山遗址或者对其它遗址，进行详细的定量化的植硅体的分析。另外一个挑战就是测年工作。这个测年工作我们也是反反复复进行了好几年的时间，通过和临沂大学、北京大学、福建师范大学的老师和专家合作，用了包括光释光测年，植硅体的碳十四测年等等一系列的方法，把样品送到美国碳十四实验室、国内光释光的实验室，进行联合的检测，数据都是非常吻合的。多方确认、多方检验，我们得到了比较精确的年代，所以说年代学也是比较大的一个挑战。另外就是坚持，我们这项研究从2017年开始，到今天，干了7年了，中间经历了很多困难，好在我们都坚持下来了，功夫不负有心人，最后发表了。古人类驯化水稻，必须要有一个物质基础，就是野生稻。前人的研究发现，就是在末次冰期的时候，在长江中下游地区，是没有野生稻分布的。只有到了全新世，野生稻才从南方低纬度地区向北而传播到这个区域的。我们这篇论文其中一个结论，就是揭示了至少在十万年以来，这个区域它就一直有野生稻生长。那么野生稻可以为我们人类后期采集和利用、驯化提供一个物质基础，可以说没有野生稻就没有驯化，没有驯化就没有稻作文化的起源，野生稻是对我们稻作农业提供一个物质基础。

临沂大学资源环境学院教授、博士生导师 于禄鹏

我们看这个剖面上的黑洞，其实是我们采集光释光的样品当时留下的。你看那根钢管，就是我们当时留下的一根管子。因为我们这个样品需要避光，所以需要用钢管来采样。我们现在眼前看到这套其实就是一个初步的有十万多年，我们主要的剖面在墙的那一侧。这个剖面大约可以分为3层，最底下那部分是红色的一套地层，它的年代大约是8～10万年；中间有一套发黑的那层，大约3万多年到1万多年，是记录人类开始利用水稻的一个地层；最顶上那套地层大概1米多，是1万年左右的地层，是记录人类驯化水稻的一个过程。这个剖面里面，测年难度比较大的一个部分是中间部分，3万年到1万年那个阶段，人类在这个比较老的地层上活动，最早的地层有很多劳动，造成一些年代的混合。我们用光释光的小测片、单颗粒结合年代的模型，把其中比较可靠、代表那部分年代给提取出来，后来又结合了碳十四测年，正好碳十四测年和光释光测年的年代是一致的，证明我们年代的可靠性。

研究成果的重要性一方面体现在我们对农业起源的认识，吕老师刚才做了很多的介绍，我们得到一个十万年以来连续的水稻从野生到驯化的过程，我们知道了这个过程人类是怎样活动的，为什么要这样去获取粮食资源，这个过程中气候是怎样的变化，气候变化驱动人类活动以及农业起源它们之间的关系。另外对我们以后研究提供一个案例，当我们去处理这种地层的时候，怎么样去确定它的年代，怎么样能把这个年代测出来，因为年代是整个我们研究非常重要的基础。

浙江省文物考古研究所研究员 郑云飞

这次这个研究成果，主要是一个构建了长江下游地区，以上山文化为代表的稻作农业起源从采集管理野生稻到栽培驯化水稻的证据链，完善了上山文化分布地区作为水稻起源地的证据，是稻作农业起源研究的一个突破。从现在的考古发掘成果看，上山文化至今已经发现一万年左右的考古遗址24个，在24个遗址中都发现了水稻的遗存，还发现铲、石刀、石片、石磨盘等与稻作相关生产工具。上山文化分布区气候温暖湿润，降雨量充沛，很适宜野生稻和水稻生长，但一直没有发现栽培稻的祖先-野生稻，本项研究中找到了，填补了上山文化稻作起源证据的缺环。同样这个研究也对考古工作提出了在稻作起源研究方面的新要求，在今后田野考古之中需要找到更多先民从事稻作生产的证据，丰富上山文化的稻作内涵。上山文化的发现把长江下游地区在新石器时代追溯到一万多年以前。农作物的栽培是新石器时代的主要标志，通过上山文化考古遗址的发掘和研究，已经找到从事水稻栽培的证据，证明了地处东亚地区的长江下游是水稻的起源地，稻作农业特色历史源远流长。本研究成果把水稻开始驯化栽培的时间进一步上溯，提早到距今1万3千年前，表明我国稻作起源非常古老，毫不逊色两河流域的麦作。