毛乌素沙地统万城建城的水环境和沙漠化程度

毛乌素沙地统万城建城的水环境和沙漠化程度

毛乌苏沙带是中国历史沙漠化研究最集中的领域。自20世纪60年代侯仁之先生考察并发表《从红柳河上的古城遗址看毛乌素沙漠的变迁》以来,众多研究在此展开,并形成了一门新的学科,即沙漠历史地理学。研究者对历史沙漠化的过程、成因以及部分典型时段的环境背景等进行了深入讨论,取得了丰硕成果,但各方面的争论颇多,这在80年代体现最明显。如赵永复认为毛乌素沙地主要为自然因素的产物;朱士光、王尚义等认为毛乌素沙地的形成与历史上发生的开发相关;并有学者提出毛乌素沙地乃“人造沙漠”的观点。近10a来,研究渐趋丰富,历史文献资料的挖掘更加广泛而深入,自然科学方法开始引入,如王乃昂等通过对古城夯层砂的解译认为沙漠在秦汉大规模屯垦之前已形成,Deng等利用遥感影像结合文献记载认为明代毛乌素沙地的南界与现今一致,Huang等基于剖面分析证实了唐末和明清时期发生的严重沙漠化等。统万城遗址是位于毛乌素沙地南缘的一座城址,城址确切位置在37°59′55″N,108°50′50″E(城墙西南角墩处),是十六国时期夏国的首都所在,现属陕西省榆林市靖边县管辖,是毛乌素沙地历史沙漠化研究最重要的时空坐标,研究成果也最丰富。对统万城建城环境的认识,存在初期“水草丰美”和“沙漠已经存在”两种说法,随着研究的深入,学者逐渐认识到毛乌素沙地内部环境多样性在解读历史文献中的重要意义,并有学者对“广泽”与“清流”进行了深入分析。然而,有关建城时城址周边的沙漠化程度、湖泊与河流分布状况等,研究仍显不足,而这些问题是理解历史文献记载及城址选择的关键,也有助于探讨统万城废弃的真实原因。本研究综合统万城周边的自然地理现状与历史文献和考古发现,就这些问题进行探讨,以期提供更全面的认识。1契吴山的位置统万城建城时的水环境探讨可归结于赫连勃勃对契吴山下“广泽”和“清流”的赞叹,亦即《元和郡县图志》卷四关内道夏州条引《十六国春秋》的一段话:“赫连勃勃尝北游契吴,升高而叹曰,‘美哉斯阜,临广泽而带清流,吾行地多矣,未有若斯之美’”。此外,胡义周对统万城的赞文中的语句:“背名山而面洪流,左河津而右重塞”、“石郭天池,周绵千里”、“华林灵沼”等也是研究者对水环境充满兴趣的原因。实际上,契吴山的位置本身存在多种说法,但任何一种说法都不在统万城附近,与统万城没有直接关系。从空间的角度分析,这是一种空间错位替代,具有误导作用,因此,有必要结合现状分析来探讨统万城建城时期真实的水环境背景。1纳林河为发酵剂的县、市根据《水经注》奢延水条的记载:“奢延水又东北,与温泉合,源西北出沙溪,而东南流,注奢延水。奢延水又东,黑水入焉。水出奢延县黑涧,东南历沙陵,注奢延水”,其中奢延水即今统万城南之无定河,但“黑水”所指河流存在争议。《太平寰宇记》中对契吴城的记载有“在县北一百二十五里,赫连昌因山所筑”,又“乌水,旧名黑水,以周太祖讳名曰乌水,源出县北平地,亦契吴之麓”,据此记载,众多研究者认为黑水应为海流兔河。但《魏书》卷95《铁弗刘虎传》记载:北魏太武帝亲统魏军进攻夏国,“车驾次于黑水,去城三十余里”,现今的纳林河距离统万城与此记载约同,则纳林河也可能为黑水。仅依据目前的文献,实难分清。在此笔者更倾向于纳林河为黑水,一是《水经注》作者郦道元曾亲至统万城考察,当不会舍近求远以海流兔河做黑水记载;二是魏书中的距离较明确,而海流兔河至统万城直线最近距离也超过现今的50里,更何况道路的实际距离;三是《太平寰宇记》的作者只是对更古老的文献总结,并没有实地考察。当然,也可能不同时期黑水所指不同,《水经注》和《魏书》中指纳林河,而宋朝时期《太平寰宇记》已指海流兔河了。2统万城的位置胡义周的赞文中“洪流”指无定河无疑,但当时的河面与统万城的高差不明确。董光荣等指出,全新世中晚期时,萨拉乌苏河(无定河上游河段)可能只是一条来回摆动的小溪流,至新近时期(指历史时期的某个时段)由于黄土高原和鄂尔多斯高原的整体抬升,萨拉乌苏河才开始下切,并形成固定河床。至于河流下切的确切时间,胡珂等通过光释光测年认为是唐中后期才开始。安介生对明清时期的文献解读后认为无定河在历史时期是处于不连续状态的,直到明清时期才连通。这些研究均针对无定河上游,统万城下的情况并不明了。目前研究表明,统万城的选址是军事、经济和环境的综合考虑,南侧的无定河谷是军事防御考虑的重要因素之一,因此,有“近详山川,究形胜之地”一说,说明当时无定河谷和城址之间有一定的高差。此外,根据胡义周赞文中使用“洪流”来形容无定河,可以认为统万城建城时此段河流处于流动状态,并没有形成湖泊。在此,我们根据近期河流的下切速度进行一个简要估算。据李令福的文献记述,1974年前,统万城下尚是一个由于河流阻塞而形成的天然水库,为了扩展耕地,当时白城子村书记高振亮决定炸开下游阻塞河流的红石梁(第三系红色砂岩),这一决定当即实施并最终完成一条宽4～5m,深7m,长约400m的石槽。因此,湖水快速外泄,湖床变成现在统万城下的河岸农田。根据野外的实地观测,现今河床与农田的高差大部分宽阔河段已超过1m,亦即35a河流下切深度超过1m。考虑到河流下切速率在刚打通石槽时较快,在此以每35a平均下切0.6m计算,则统万城建城时至今河道的下切深度约为:1600÷35×0.6≈27m。据量算,现今统万城地表距河床高度约45m,扣除地表沙丘覆沙约5～10m,另外考虑到统万城下无定河在某一时期曾阻塞成湖,则统万城建城时地表与河床高差在15m左右。然而,如果河道稳定,以现今的河流流量(此处需去除上游巴图湾水库的影响)来看,这个高差的军事防御作用仍很有限。据此,当时统万城下无定河的河道或许已经具有比较宽阔的河谷,河水在河谷中左右摆动形成河滩湿地,车马难过,情况正如沈括在《梦溪笔谈》中形容的一样:“余尝过无定河,度活沙,人马履之,百步之外皆动,澒澒然如人行幕上”。3城市公园地下水位高邓辉等分析遥感影像认为,存在护城河和一条从城址西北角角楼流进,并从东南角楼流出的河流,从而有当年“华林灵沼”的场景。邢福来的发掘报告认为,护城河可能深达6m,宽13m左右,至于护城河是否有水,认为由于水的浸泡和流水的浸蚀是夯土城墙的大忌,护城河不应有水,李令福对护城河的作用做了进一步的论述。根据考古钻探结果,城墙下一直为黄沙沉积,这种情况下渗水非常严重,考古结果中也没有说明护城河底部是否有防渗措施,因此,保水很困难。此外,从地下水位的角度来看,根据前面的推论,在地表高差约15m,且距离如此近的情况下,统万城处地下水位应较深。根据姚勤镇的观察,西城中发现有接近15m深的水井说明了这一点,如果地下水位较浅,这么深的水井实无必要。综上,护城河无水应是正解。实际上,也有学者认为护城河并不存在。既然如此,古城遗址内是否存在河流就需要慎重对待。笔者结合高清影像和实地考察发现,邓辉等所确定的河道,部分为农田和沙丘的分界,部分为道路线,如果不实地印证,这在遥感影像解译中很容易被误判。另外,实难想象会在城墙之下开口引水入城,这在军事防御中本身就犯了大忌。那么城址中是否有水池之类的人工造景呢?或许是有的,但应该不是引外部河流形成的自然流水,而是人工湖之类的水体,城址中的水井为这些水体提供了水源。以上的所有论证均基于无定河床在当时与统万城有一定高差,如果当时这种高差并不存在,以上的论证则可能被完全推翻。就目前而言,尚没有证据说明当时无定河床与统万城没有高差,即使安介生认为统万城下在建城时存在“广泽”,也只是将1974年前的天然水库当做“广泽”而已,时间上不对应,高差更以现今的情况作了标准。军事上来讲,很小的高差也不能满足防御的要求,不会做为“形胜之地”考虑进来。因此,以上的论证基本可信。4湖相层厚度与沉积年代早期的研究者在讨论“石郭天池”、“华林灵沼”时局限于现存的城墙遗址之内,忽略了城墙之外的考察,且将胡义周赞文中的“周绵千里”当做夸张的形容词,殊不知“周绵千里”指的并不是现存的城址范围,而是包括了城址在内一定范围内的情形。扩大视野对统万城西侧与北侧10km范围内进行考察,我们认为“石郭天池,周绵千里”、“华林灵沼”并不是胡义周的杜撰。笔者于2005年、2007年和2010年多次驱车在统万城西侧和北侧考察,发现众多地方存在湖相地层出露现象(图1A)。这些湖相沉积颜色呈灰白色,厚度在10～30cm之间,局部位置湖相地层出露于地表,局部位置仅在很薄的沙层覆盖之下,这些位置也往往是现今农户开垦的主要地点。通过湖相地层沉积修建的房屋外观颜色与统万城无异(图1B),这或许表明统万城的颜色不单是“蒸土加工”的结果,以湖相沉积物作为夯土原材料也是重要因素之一(图1C)。考察中,我们还发现部分湖相沉积的地表有螺壳残存,根据判断,这是适于浅水环境的一种螺类。为了定年,这些螺壳在北京大学考古年代学实验室进行了AMS14C测定,结果为1760±35aBP,表明生活年代在东汉末年和北魏初期,亦即湖泊在这一时期尚未干涸。根据气候研究结果,公元4\_5世纪存在回暖,且降水较东汉末年增多,这些湖泊尽管可能经历了退缩,但部分湖泊应仍有一定的水面残存。根据考察,统万城西北约5km的查干圪台和东北约7km的浩雅尔乌苏可能是当时最大的两个浅湖区。但这些湖泊并不是连续的大湖,单个湖泊的面积较小。根据沉积相判断,湖相层厚度较大,且自上而下湖相层存在渐变趋势,颜色逐渐由灰白变为灰黑,再下部则为细沙沉积,表明湖泊存续时间较长。但距离统万城较近的湖相沉积并不一样,只是很薄的一层覆盖于黄色沙层之上(图1D),说明湖的存续年代并不长,有可能是季节性的小湖泊或者积水洼地。有没有可能存在自查干圪台或浩雅尔乌苏引水至统万城附近,从而构成统万城附近的“池”、“沼”环境呢?根据1∶5万地形图的海拔测算,东北的浩雅尔乌苏处海拔(1150m)与统万城(1150m)接近,不存在这种可能,这进一步说明统万城外不存在从东引向西、并从西城墙进入城址的河流。但位于东北的查干圪台海拔高度(1170m)比统万城处(1150m)高了将近20m,是有可能的。根据遥感影像和实地的考察,统万城西侧有一条通往查干圪台的土公路,沿这条土公路西北行,公路上断续可见湖相地层出露,而这些湖相层在前面的描述中表明,只是季节性的小湖泊或者积水洼地,存续时间不长,说明有可能为人工构筑从而存在时间较短的人工湖。因此,笔者大胆推测,统万城建城时存在由查干圪台向统万城方向延伸的由人工河流串起来的小湖群。由于这些湖群在统万城北,地下水位理论上高于统万城处,且受人工构筑影响,有条件形成湖泊。实际上,统万城的规模也决定了城址内部难以有大片土地用于修建“天池”和“华林灵沼”。根据《资治通鉴》卷一二〇记载,公元427年魏王进攻统万城时,赫连昌率领“将步骑三万出城”,可见城内容纳人口较多,仅士兵就多于3万,总人口可能在5万以上。以现在测算的统万城面积计算,东城约32万m2,西城约36万m2,总68万m2,即大夏国时期人均面积仅12m2,这还是没将建筑占地和牲畜考虑在内的结果。如此高的人口密度远大于现今的城市人口密度,显然没有剩余空间用于建筑“天池”和“华林灵沼”,因此,城外一定范围内均应为人们生活之地。最近的发掘结果表明,一直存在争论的外郭城确实存在,形状呈刀把形,西北部凸出,周长13865.4m,面积7.7km2,而考察所发现的存续时间较短的湖相层恰在其范围之内。因此,可以认定正是这些湖泊与河流的存在构成了胡义周赞文中“石郭天池”和“华林灵沼”的景观实体。2统万城建城的地质背景沙漠化是荒漠化的一种,是中国荒漠化研究的重点。在判断沙漠化的发生和发展中,程度的划分至关重要。朱震达等将沙漠化分为潜在的、正在发展中、强烈发展中和严重的4个类型,王涛等则将沙漠化程度分为轻度、中度、重度和极重度4个类型。二者采用的分类标准中“流沙面积占该区土地面积比率”一致,只是“沙漠化土地扩大面积占该区面积比率”存在差异(表1)。研究历史沙漠化时,由于沙漠的年均变化数据不可获得,且毛乌素沙地历史上大部分地区可能不存在流沙,依据这样的判定方法存在缺陷。本研究认为,在历史沙漠化程度判定中,可借用王涛等划分标准中的植被覆盖度作为指标。判定统万城建城时期沙漠化程度是理解统万城建城环境的关键。根据目前的研究,有关统万城建城环境可归纳为两种说法:一是依据前述《元和郡县图志》卷四中引《十六国春秋》中赫连勃勃对契吴山的赞叹,部分研究者认为统万城建城时周边的环境水草丰茂;二是依据前述《水经注》中对无定河的记载时提到的地名,如“沙溪”、“沙陵”等,从地名学的角度,研究者一致认为指示了沙漠景观。就前一种说法而言,前已说明契吴山不在统万城所在位置,后一种说法有确切位置,但距离统万城较远。也就是说,学者常引的两条文献并不是记录统万城建城时周边的环境。如果忽略文献记载的位置,仅观点来说,“水草丰茂”和“沙漠景观”两种说法本身实际上非常模糊。研究者无法解释水草丰茂是怎样的景观类型,也不能说明沙漠处于怎样的状态。从沙漠化程度区分的角度来理解,更无法对应。我们知道,不同民族对环境认知不一样,其相应的宜居性就存在差异。一般来说,固定沙丘的植被覆盖度大于40%,也就是说轻度和中度沙漠化情况下,地表植被情况是适合作为牧场的,也适合牧民居住。部分学者综合二者的记载,结合毛乌素沙地的自然环境现状认为,毛乌素沙地在历史时期一直是沙草并存的环境,较之前的认识有所进步,但在解释小尺度空间环境上仍显不足,城址周边建城时沙漠化程度同样不明确,而这是决定城址选择的关键。根据统万城的建城时间,我们将有关毛乌素沙地内的地层剖面研究进行了梳理(表2),由于剖面点位不同,部分剖面的沉积层序存在缺失,年代序列不完整,且大多数研究关注点为全新世中期或更早,只能做背景参考,与历史时期相关的剖面研究仅有高尚玉等、Huang等、He等、胡珂等的研究。根据测年结果,这几个剖面的研究均认为,唐末发生了一次沙漠化;Huang等、He等和胡珂等的研究还认为,明清时期发生了第二次沙漠化。这些结果表明,秦汉至魏晋的这段时期并没有发生沙漠化。根据Huang等对剖面沉积物粒度的对比研究,隋唐之前的沉积物粒度参数,如频率分布、偏度和峰度等均指示为风成砂沉积,但中值粒径、平均粒径等显著低于现代地表的半固定沙丘砂。这表明隋唐之前尽管仍然是沙漠环境,但其沙漠化程度是要低于现代的。此外,值得注意的是,1981年统万城的发掘报告中多次提到统万城文化层下的积沙问题,如“后殿的台基下垫铺很厚的一层木炭屑和草木灰,再下则为细沙”、“钻探证明,城址与建筑物废墟之下,均为原生细沙”。遗憾的是,没有学者对这些细沙所代表的沙漠环境进行深入分析。结合黄银洲等剖面结果,其保宁堡剖面所在位置与统万城可对应,且现代沙漠化程度接近,其下层细沙或可以与剖面隋唐之前的沉积对应。此外,城墙夯层沙土中的孢粉提取结果表明,当时周边的植被以草本和灌木为主,主要包括蒿属和藜科,伴有禾本科、草、菊科、蔷薇科、豆科、蓼属、白刺、沙拐枣属、胡颓子属、麻黄属、中华卷柏,景观上属于荒漠草原景观。同时,城墙马面内储存有为柴草的柠条(Caraganakorshinskii)、沙打旺(Astragalusadsurgens)、沙柳(Salixpsamophila)、沙蒿(Artemisiadesertorum)等沙生植物。一般来说,柴草多为就近收集。因此,结合以上各研究证据,可认为统万城建城时周边的沙漠化程度整体上来说应为轻度,但部分区域的沙漠化程度处于中度。这个结果并不与统万城周边水环境的分析冲突。气候研究结果表明,全新世晚期中国北方气候存在干旱化的趋势,这改变了毛乌素沙地在全新世中期暖湿情况下形成的地表覆盖状态,