中国北方农牧交错带在历史时期频繁的气候变化与强烈的人类活动影响下，生态环境脆弱。由于其特殊的地理位置，区域人口变化大和农牧生存策略转变明显，农业或牧业活动可直接改变了陆地生态系统，也可能通过影响土壤的理化性质和生态功能间接造成土壤侵蚀或土壤退化。然而，在该区域的人类活动尽管有零星的一些历史文献记载，但缺乏连续的、客观的耕地农业和牧业活动的记录，更难以全面理解该区域农牧业的发展过程及其与自然与社会因素的关系。
本文通过提取山西省北部的高山湖泊公海钻孔岩芯中的sporormiella-type粪生菌孢和农作物花粉，重建了该地区历史时期连续的、高分辨率的牧业和农业的发展和变化过程。结合历史文献资料记载的人口、战争和瘟疫等社会变迁的证据以及区域的气候变化记录，探讨了农牧业活动变化的自然和社会原因（图1和图2）：在温暖湿润的气候背景下，农业向北、向高海拔地区扩张，与强大的帝国控制和社会稳定的时期相吻合（图3a），如隋、唐朝前中期（公元581-820年）和北宋时期（公元960-1127年）。相比之下，在寒冷干燥的气候阶段，牧业活动较强（图3b），如社会动荡时期（公元220-580年）和明清时期（公元1368-1912年），这可能是寒冷的气候条件和社会危机限制了农业的发展，并转变放牧活动为一种主要的生业模式。需要指出的是，在气候温和、民族深度融合发展的唐代早中期，农牧业均有很好的发展。本文进一步对农牧业活动强度变化进行了周期分析（图4和图5），结果表明农业活动比放牧活动变化有更长的周期，这可能是因为前者对气候变化的适应能力更强，而且农民对土地的依附性更强。
本研究结果提供了中国北方农牧交错带历史时期以来连续的、高分辨率的和独立的牧业和农业活动的记录，有助于更好地理解该地区人类活动对土地利用、土地覆盖变化及土壤退化的影响。该文探讨的农牧业活动变化与气候变化、社会变迁关系的探讨有助于推进古气候学、古湖沼学与生态学、历史学等领域的学科交叉和发展。
研究成果于今年5月在农林科学领域顶级期刊《land degradation & development》上发表，期刊专业排名为4/601，3年平均影响因子7.111。该成果主要得到国家自然科学基金重大项目课题“人类世的历史背景”（课题编号：41991251）的资助，以及合作的重点项目（课题编号：41630753）、2018年河北省“外专百人计划”和欧盟项目“hope – humans on planet earth: long-term impacts on biosphere dynamics”(编号：741413)的共同资助。兰州大学资源环境学院博士研究生张军为该文章的第一作者，黄小忠教授为通讯作者，兰州大学为该研究成果的第一完成单位；合作单位河北师范大学的张生瑞副教授、许清海教授以及挪威卑尔根大学的john birks教授分别参与了部分工作。中科院地质与地球物理所徐德克协助指导周期分析，特致谢忱。
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图1农牧业活动与自然灾害和气候环境变化比较。（a）公海gh09b孔岩芯sporormiella-type菌孢百分含量，指示牧业活动强度的变化（粗线为5点滑动平均）；（b）公海gh09b孔岩芯花粉（ce fa）/（po fa）比（大禾本和荞麦属之和与禾本科和荞麦属之和的比值），指示农业活动强度的变化（粗线为5点滑动平均）；（c）公海gh09b孔岩芯ap/nap比（乔木/非乔木）（xu et al., 2017）；（d）山西省自然灾害发生的次数（王建华，2014）；（e）万象洞石笋氧同位素含量（zhang et al., 2008）；（f）中国东部冬半年温度距平（ge et al., 2003）；阴影部分代表牧业活动相对较强的时期。
图2农牧业活动与社会变迁证据比较：（a）公海gh09b孔岩芯sporormiella-type菌孢百分含量，指示牧业活动强度的变化（粗线为5点滑动平均）；（b）公海gh09b孔岩芯花粉（ce fa）/（po fa）比，指示农业活动强度的变化（粗线为5点滑动平均）；（c）山西省瘟疫发生的次数（王建华，2014）；（d）山西省战争发生次数（中国军事史编委会，1985）；（e）以公海湖泊所在的经度，历代王朝北界纬度变化（谭其骧，1982）；（f）山西省人口数量变化（赵文林和谢淑君，1988）；阴影部分代表强烈的牧业活动时期，“ ”表示长城修建的时间。
图3历史时期研究区农牧业活动对气候变化和社会变迁的响应示意图
图4牧业活动周期分析结果
图5农业活动周期分析结果
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