圣路易斯华盛顿大学的研究表明，大约4000年前，中国北方采用了有目的的水资源管理或灌溉做法，作为种植从西南亚引进的新谷物的努力的一部分。

但故事从那里变得更加复杂。小麦和大麦几乎同时到达现场，但早期的农民只对小麦使用水分管理技术。11月9日在《古代》杂志上报道的结果提高了人们对驯化作物的传播和最佳利用它们的知识可以跨时间和空间独立追踪的认识。

“在该地区种植小麦的先驱农民管理水以满足这种新引入的谷物的更高需求，”艺术与科学考古学副教授刘新义说，他与中国几家著名机构的研究人员合作进行了这项研究澳大利亚，包括兰州大学的董广辉，他率领黄土高原实地考察。“水资源管理可能是通过故意浇水或在保水性较高的土壤中进行战略种植来实现的。”

另一方面，早期农民能够在雨养系统中种植另一种新谷物大麦，就好像它只是另一种小米——当时中国北方当地驯化和最普遍种植的谷物——而不使用任何灌溉形式。

刘与华盛顿大学研究生孙玉峰发表了这项研究。其他合著者包括Liu实验室组的前成员HaimingLi和PetraVaiglova。

小麦和大麦都在考古学家称为西南亚新月沃地的丘陵侧翼的地区被驯化，它们最初是作为冬季作物种植的。传统上，那里的农民在秋季播种——以避免夏季干旱期——并在下一个干旱季节之前的春末或初夏收获。

大约4000年前，当这些新月沃地作物小麦和大麦被引入东亚时，与它们的起源地相比，它们会遇到明显不同的气候。

“每年夏天，东亚季风都会将太平洋的降雨带到全年其他时间干旱的地区。这种环境非常适合雨育小米种植，因为这些当地谷物耐旱，但在夏季生长季节需要大量的水”刘说。“但如果你在那里种植小麦，情况就不同了，不仅因为它需要水，而且生长周期与雨季不匹配。”

刘和他的同事想知道：在中国北方寻求种植新谷物的农民是否也引入了新的灌溉系统来支持他们?

“引入新的灌溉系统是学者们推测的事情，但现在我们拥有寻求直接证据的技术，”刘说。

使用相对较新的技术，过去作物的实际生长条件——包括植物生长过程中过去的水和土壤条件——可以使用烧焦植物残骸的稳定碳和氮同位素组成来测量。这些方法最初是在植物科学中建立的，用于研究现代农业的环境条件，随后被应用于考古研究。

先前使用类似方法的研究为欧洲和中东的早期作物管理提供了重要线索。这项研究是将其应用于具有创新问题的东亚季风环境的首次尝试之一。

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在这项研究中，科学家们从中国黄土高原挖掘的50多个考古遗址中发现了35,000多个烧焦的谷类植物种子遗骸，包括小麦、大麦和小米，时间跨度超过8千年。从该集合中选择的植物遗骸进行了放射性碳年代测定和同位素测量。

结果表明小麦和大麦之间存在重大差异。

尽管当地环境干旱，但所有时期的大多数小麦样品的同位素值都高于最佳浇水阈值，这表明它们的生长不受可用水量的限制。

“我们在齐家文化时期看到了这一点，当时小麦和大麦刚刚被引入该地区，”刘说。“小麦的同位素数据清楚地表明，自4000年前以来，人们对水的控制水平很高，这表明新作物引入了水管理策略来支持它。”

简单的沟渠可以很强大

仅凭这一证据并不一定意味着大规模灌溉，刘很快指出;取而代之的是，小麦作物可能已经战略性地播种在水资源最好的地区，要么靠近当地的泉水，要么在具有高保水性的土壤中。

“在这些地方，小沟渠就足够了，”刘说。“这解释了为什么直到很久以后，该地区才没有渠道或其他灌溉设施的考古证据。”

另一方面，大麦似乎是在黄土高原干燥的山丘上种植的，没有采用特殊的水资源管理方法——这种景观和种植策略自8000年前以来就为新石器时代的小米农民所熟悉。

这个和其他证据向刘和他的合作者表明，古代农民试图通过利用这两种作物不同的需水量来优化土地利用和作物产量。

“我们的研究结果提高了人们对驯化作物的传播和最佳利用它们的知识可以跨时间和空间独立追踪的认识，”刘说。

“我们调查的核心是非本土作物和本土农业实践之间的紧张关系，”他说。“当非本土创新在另一个文化和物理环境中被采用时，它们会在当地环境中发生转变。这是一个与过去和现在的全球化相关的持久问题。”

这项研究与刘的研究小组华盛顿大学早期食物网分析实验室领导的其他考古调查产生了共鸣。例如，合著者孙与华盛顿大学研究生梅丽莎·里奇(MelissaRitchey)之前的合作展示了谷物和美食传播的类似地理脱钩，因此小麦和大麦在4000年前就分散到了古代中国，但西方的研磨和烘焙美食没有。这些谷物的东方运动涉及选择适合中国古代使用蒸煮的烹饪传统的表型特征。

刘说，长期以来，一些学者认为官僚制度的起源与灌溉之间存在联系，古代中国已被用作“东方专制”的一个例子。“水利帝国”假​​说推测，维持权力的中央集权政府结构可能源于防洪和灌溉的需要。

“我们的结果表明，灌溉是一种更加本地化的做法，不一定需要中央协调和专门的官僚机构，”刘解释说。“简单的沟渠和战略性种植可以像垄断帝国一样强大。”