亚利桑那州鱼钩荒野麦克尤恩洞穴中古古代与早期农业时期植物遗存与文物的放射性碳年代学研究：揭示西南高海拔农业起源与演替

《Radiocarbon》：Radiocarbon dating of Middle Archaic and Early Agricultural Period vegetal remains and artifacts from McEuen Cave, Fishhooks Wilderness, Arizona

本研究针对美国西南部农业起源的时间与传播路径争议，对麦克尤恩洞穴（AZ W:13:6(ASM)）的玉米（Zea mays）和瓜类（Cucurbita）遗存开展高精度AMS放射性碳定年。通过测定28份新样本（含17份玉米、4份瓜类），首次明确该洞穴在Silverbell Interval（约4100–3200 cal BP）已出现农业活动，将当地农业史前推至3600 BP，并发现Cienega Phase（2700–1900 cal BP）的密集利用证据。成果颠覆了“农业仅沿河岸扩散”的传统认知，表明高海拔地区在史前农业适应中具关键意义，为理解北美农业传播机制提供了新视角。

　　

论文解读

在美国西南部的广袤荒野中，农业何时、如何取代狩猎采集成为人类生存的基石？这一谜题困扰考古学界逾百年。传统观点认为，源自中美洲的玉米、豆类和南瓜这“三姐妹”作物，是沿低地河流走廊逐步北传至西南部，且早期农业完全依赖冲积平原环境。然而，亚利桑那州吉拉山脉腹地的一处岩石庇护所——麦克尤恩洞穴（AZ W:13:6(ASM)），正以其保存完好的植物遗存，悄然改写这段历史。

麦克尤恩洞穴位于鱼钩荒野（Fishhooks Wilderness）的上鱼钩峡谷，由松软的火山凝灰岩经侵蚀形成，其干燥环境奇迹般封存了史前居民留下的篮筐、凉鞋、投矛器、摇篮板等易腐物品，尤其重要的是大量碳化与未碳化的玉米穗轴、瓜类残片。自1934年由当地人格伦·麦克尤恩发现后，该洞穴历经盗扰与抢救性发掘，但直至近年的精准定年技术，才使其深藏的价值浮出水面：这里的农业活动可追溯至距今3600年前，甚至更早。

为厘清洞穴农业利用的连续性与强度，由约瑟夫·曼努埃尔·伯克曼（Joseph Manuel Birkmann）领衔的团队，对亚利桑那州立博物馆藏品及1997年、2001年野外调查获得的28份样本（含玉米穗轴、籽粒、瓜皮及完整容器）进行加速器质谱（AMS）放射性碳定年。这些样本覆盖洞穴不同区域（如Unit 4、Unit 7的表层与深层），并结合早前测年数据，构建了迄今西南部遗址中最庞大的植物遗存年代序列（共80个测定值）。研究聚焦三大问题：农业在鱼钩峡谷是否持续数千年？洞穴使用强度是否随时间波动？麦克尤恩的早期作物年代如何关联区域农业起源？

关键技术方法

研究以AMS定年为核心，直接测定玉米（C₄植物，δ¹³C值约-12‰至-14‰）与瓜类（C₃植物，δ¹³C值约-26‰至-28‰）的碳同位素，确保样本未受污染。样本来源包括洞穴表层采集品（如HKL系列）及发掘单元（如Unit 7的储藏坑），并利用OxCal软件构建核密度模型（KDE），分析年代分布以识别 occupation 高峰与中断。所有校准均基于IntCal20曲线，保留文化历史分期（如Silverbell Interval、San Pedro Phase）。

研究结果

1. 早期农业的“高海拔证据”：Silverbell Interval的突破

新定年结果显示，8份样本属晚中古代（Late Middle Archaic）/早期Silverbell Interval（约4100–3700 cal BP），包括Unit 7储藏坑中的玉米穗轴（如AA55475：3710±36 BP）和瓜皮（如263.06.01）。这些遗存与Cortaro投射尖状器共存，证明麦克尤恩是西南部最早出现农业的高海拔地点之一。

2. San Pedro Phase的零星踪迹

仅2份样本（如OS-177804：2790±15 BP）属San Pedro Phase（3200–2700 cal BP），与洞穴出土的13件圣佩德罗型尖状器数量不匹配，可能因采样偏差或该期洞穴使用强度较低。

3. Cienega Phase的农业鼎盛

10份样本定年集中于Cienega Phase（2700–1900 cal BP），如AA54012（2203±40 BP），表明此期洞穴农业活动显著增强，与低地河流遗址（如Las Capas）的集约化农业相呼应。

4. 晚期利用：Formative Period的延续

6份样本属晚Formative Period（约1150–800 cal BP），包括完整南瓜容器（A-4282）和葫芦器皿（A-4283），证实洞穴在陶器时代仍被频繁使用。

5. 瓜类作物的早期现身

4份瓜类样本中，A-4283(b)的瓜皮定年为2060±20 BP，而野生葫芦（C. foetidissima）因种子形态差异被排除，证实驯化瓜类在西南部出现时间不晚于玉米，挑战“玉米先传入”的旧论。

结论与意义

麦克尤恩洞穴的定年数据揭示了跨越4000年的农业连续利用史，尤其将高海拔农业起点推前至Silverbell Interval，修正了“农业仅沿河岸扩散”的单一叙事。其意义在于：

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  环境适应性：证明早期玉米同时适应低地冲积平原与高地小河谷，人类通过利用峡谷洼地蓄水实现旱作农业。
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  文化历史框架：为Silverbell Interval作为独立文化单元提供实证，填补了Middle Archaic向Early Agricultural Period过渡的空白。
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  区域互动：洞穴与低地遗址（如Sanchez cerro de trincheras）的Cienega Phase共存，表明山地与河岸群体存在技术或物种交流。
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  方法学启示：强调岩石庇护所中易腐植物遗存的定年价值，需结合KDE模型规避校准曲线高原期（如Hallstatt Plateau）的误差。

未来需对鱼钩荒野其他洞穴（如AZ W:13:29）开展类似研究，以构建区域农业演化全景。麦克尤恩洞穴犹如一部刻在凝灰岩上的“农业史诗”，提醒我们：人类对作物的驯化与传播，从来不是单线叙事，而是多维度、多环境的适应之旅。