稳定同位素和植物微体化石证据所见山西忻定盆地4000a BP前后的生业经济

为了揭示4000a BP前后地理条件封闭的忻定盆地考古学文化大发展与传统粟黍农业及外来麦类种植和牛羊饲养业的关系,讨论中国北方文明事件所产生的广泛的经济基础,文章以辛章遗址出土的9例人骨和58例动物骨骼为研究对象,运用碳氮稳定同位素分析和人牙结石上植物微体化石分析的研究方法,还原了先民的食物结构和生业经济.结果显示,先民、猪和狗主要以粟黍类食物为生,牛和羊的食物中也包含一定量的粟黍副产品(如秸秆)等.然而,小麦等并没有在该地区被种植.显然,粟黍农业已对外来动物(牛和羊)的饲喂产生明显影响.由此可见,忻定盆地完全采用了以粟黍农业为主兼容诸多外来农业因素的新的农业体系(粟黍农业及猪牛羊饲喂业),进而证实了新的农业体系已成为更广阔区域先民生产和生活的最优选择,这为各地考古学文化的发展甚至文明的最终出现奠定了广泛的物质基础.     

农作物传播视角下的欧亚大陆史前东西方文化交流

欧亚大陆东西方文化交流的历史是广受关注的科学问题,考古证据显示至少可追溯至青铜时代早期,但具体的时间和路线并不清楚.文化交流过程伴随着农作物的传播与交换,相对于考古遗物,农作物遗存鉴定标准明确且可精确定年,是研究文化交流过程的理想材料.本文总结和对比了欧亚大陆史前遗址的植物大遗存鉴定和直接测年数据,以及人骨碳同位素分析结果,系统梳理了东亚起源的农作物粟黍西传,西亚起源的农作物小麦和大麦东传,及其相互汇聚的时空过程.结合其他考古材料,探讨史前欧亚大陆东西方文化交流的过程.结果显示,约10500a BP起源于西亚地区的小麦和大麦在8000a BP之前传入欧洲和中亚西部,4500~4000a BP传入中亚东部和中国西北地区.粟黍在7700a BP之前驯化于中国北方,4500~4000a BP传入中亚东部,3500a BP后传入西亚和欧洲.约4400a BP在中亚东部的哈萨克斯坦地区出现黍和小麦、大麦同时利用的迹象,可能是东西方文化元素最早汇聚的地区.4500~3500a BP粟黍和麦类作物混合利用的现象主要出现在中亚东部和中国西北地区,其后扩散至欧亚大陆的东西两侧.上述研究暗示跨大陆东西方文化交流可能始于距今5千纪,在青铜时代得到强化,为汉代的丝绸之路的开凿奠定了重要的基础.     

青龙泉遗址人和猪骨的C,N稳定同位素分析

尽管中国有关稻粟混作的研究已有不少报道,但混作区内稻粟农业在先民生产生活中的地位以及在家畜饲养中的作用,其发展与文化演进和传播、古环境变化间的内在联系等关键问题,依然未能很好地解决.为此,本文对位于稻粟混作区内的湖北郧县青龙泉遗址出土的人和猪骨（3000～2600 BC屈家岭文化期和2600～2200 BC石家河文化期）进行了C,N稳定同位素分析,试图在揭示他们食物结构的基础上,探讨稻粟农业在先民和猪食物结构中的地位及其演变过程,并对稻粟的种植与文化交流以及古环境间的相互关系进行初步探索.先民的δ13C值位于-16.7‰～-12.4‰之间,平均值为-14.6‰±1.3‰（n=24）,这表明先民的食物中兼具C3和C4类食物.由于遗址中同时发现了稻（C3类植物）粟（C4类植物）遗存,据此我们认为,稻粟农业均对先民的食物有所贡献,且粟作农业在先民的生活方式中占次要地位.先民的δ15N均值为9.0‰±1.2‰（n=24）,表明动物类蛋白在先民的食物中占有相当的比例,但其较大的分布范围（6.6‰～10.8‰）则表明,先民的肉食来源存在相当大的差异.猪的δ13C均值（-14.3‰±2.5‰,n=13）与先民类似,而δ15N均值（7.7‰±0.6‰,n=13）稍逊于先民,表明猪的食物来源与人相近,其食物中可能含有较多的人类食物残余.对先民和猪的δ13C值和δ15N值的相关性分析结果显示皆不具有相关性,暗示先民和猪的食物来源中含有较多的植物类食物,这很可能与当时较为发达的稻粟混作农业密切相关.通过不同文化期内先民和猪食物结构的对比分析,发现粟类食物在石家河文化期人和猪食物中所占比例皆上升10%左右,反映了粟作农业明显加强,而这种变化与古环境变迁以及南北文化间的交流密切相关.当气候温暖、降水增加、屈家岭文化北进之时,稻作盛行;而在气候变冷、降水减少、北方文化南传之际,粟作加强.     

甘肃西山坪遗址生物指标记录的中国最早的农业多样化

通过花粉、农作物种子和植硅石等农业活动生物指标记录研究, 结合高精度AMS14C测年, 重建了甘肃西山坪遗址5250 ~ 4300 cal a BP时段的农作物类型和农业栽培特征. 5100 cal a BP以来农业活动增强, 5070 cal a BP出现中国西北最老的稻作农业遗存. 4600 cal a BP左右针叶林突然消失和栗树扩张是先民选择性砍伐针叶树, 保留并栽培栗树的结果. 西山坪遗址4650~4300 cal a BP期间种植有粟、黍、水稻、小麦、燕麦、青稞、大豆和荞麦等8种粮食作物, 囊括了东、西亚2个农业起源中心的主要作物类型. 不仅证实小麦和燕麦早在4650 cal a BP已传播到中国西北地区, 也揭示了中国最早的农业多样化可能出现在新石器时代的甘肃天水地区.     

植物大化石和微体化石分析揭示的云贵高原新石器-青铜时代农业发展历程

东亚地区农业起源和史前时代农业发展与传播的过程是学术界关注的热点问题,近20年来取得了很大的进展.云贵高原是连接东南亚的关键地区,但其史前农业发展历程尚不清晰.本文通过对云南省泸水县石岭岗遗址植物大化石和植硅体研究,分析了其青铜时代先民的植物资源利用策略.结合云贵高原已发表的植物考古研究进展,探讨了云贵高原地区新石器-青铜时代农业发展历史.结果显示,距今2500年前石岭岗先民主要种植水稻和粟.云贵高原新石器-青铜时代的农业发展经历了三个阶段:稻作农业发展阶段(距今约4800~3900年),稻、粟混作农业发展阶段(距今约3900~3400年)和稻、粟、麦类混作农业发展阶段(距今约3400~2300年).史前时代欧亚大陆的农业传播推动了云贵高原新石器-青铜时代的农业发展,而云贵高原大河纵横的地貌特征可能导致该地区史前农业生产呈现较大的空间差异,尤其在青铜时代.     

淀粉粒分析揭示的江苏泗洪顺山集遗址古人类植物性食物来源与石器功能

淮河上中游地区位于中国东部南北过渡带,研究资料显示,淮河上游在距今约7000年前的新石器时代中期阶段,人类主要通过采集和农作物种植两种途径获取植物性食物资源,其农业模式为稻-旱(粟、黍)混作,而淮河中游地区同时期人类的植物性食物资源获取方式及其农业发展模式与上游地区是否相同,目前尚不清楚.顺山集遗址(约8500~7000a BP)是淮河中游地区目前所见年代最早的新石器时代遗址,本文选择该遗址出土的代表性石器圆形石球、石磨盘及石锤等石制工具17件及陶釜残片29件进行了淀粉粒残留物分析.结果显示,这些器物表面的古代淀粉粒主要来源于禾本科薏苡(Coix lacryma-jobi)、小麦族(Triticeae)、水稻(Oryza sativa.)、葫芦科栝楼(Trichosanthes kirilowii)根以及1种未知的植物种属.研究结果表明,淮河中游地区在距今7000年前的新石器时代中期,人类同样依靠采集和农业种植获取植物性食物资源,但与淮河上游地区不同的是,该区域的农业模式为稻作农业.值得注意的是,不同种属来源的淀粉粒在石器和陶器表面的出现频率分析结果表明,薏苡可能是顺山集先民主要的植物性食物来源,而水稻在当时的利用程度并不高.圆形石磨球、磨盘及长柱状石锤使用面上不同种类淀粉粒的发现表明这两类石器都曾被用于加工多种植物性食物,而石斧刃端发现丰富的植物淀粉粒,表明该类工具在当时除了用于砍斫工具以外,可能也曾被用来加工食物,其功能具有一器多用的特征.本文研究结果对了解顺山集先民的生业形式与出土石器的使用功能,探明淮河中游地区新石器时代早中期人类的植物资源利用与农业发展状况等问题具有重要的科学意义.     

甘肃临潭陈旗磨沟遗址人牙结石中淀粉粒反映的古人类植物性食物

甘肃临潭齐家文化陈旗磨沟遗址是一处4000a BP的墓葬群,规模较大.由于其独特的埋葬制度及丰富的具有代表性的器物类型而被评为2008年中国十大考古发现.我们从墓葬编号M187和M194中获得了两个成人个体的3颗牙齿,在不破坏牙齿的情况下,采取多种方法对该遗址中古人类牙结石里的淀粉粒进行了提取和鉴定.研究结果表明当时人类植物性食物具有多样化特征.牙结石中包括了来自小麦属小麦(Triticum aestivum)、大麦属大麦(Hordeum vulgare)和青稞(Hordeum vulgare var.nudum)等中的一种或者多种、狗尾草属粟(Setaria italica)、荞麦属荞麦(Fagopyrum esculentum)、豆类及坚果类等植物的淀粉粒.其中麦类植物、荞麦和粟的淀粉粒数量占到了淀粉粒总量的70%,可能为当时人类的主要植食来源;坚果类、豆类植物也是当时人类的主要食物之一.大量麦类植物淀粉粒的出现,为研究麦作农业在中国的传播路线提供了证据,而且从恢复的农作物种类来看,当时农业具有多样性特征.坚果类栎属(Quercus)、疑似银杏(Ginkgo biloba)淀粉粒的出现,说明采集仍是农业的...     

西辽河地区全新世早中期粟类植物利用

中国北方被认为是以粟(Setaria italica)和黍(Panicum miliaceum)为主的旱作农业起源地,但对粟和黍驯化过程尚不完全清楚.已有的研究提出一个"假说",即人类将青狗尾草(S.viridis)驯化到粟是一个漫长过程,但需要更多的工作进行证明.西辽河地区是粟作农业起源的重要区域,本文对该研究区内小河西文化(早于8.5ka BP)、兴隆洼文化(8.2~7.4ka BP)、赵宝沟文化(7.0~6.4ka BP)和红山文化(6.5~5.0ka BP)8个遗址出土的12件磨盘和磨棒表层残留物古代淀粉粒进行了提取和分析,发现从小河西文化、兴隆洼文化、赵宝沟文化到红山文化具有野生性质的粟类淀粉粒所占比例从13.0%下降到3.4%;而粒径在16.8?m以上驯化粟淀粉粒比例从55.0%增加到62.1%.研究表明,小河西文化时期粟类植物驯化已开始;西辽河地区全新世早期、中期粟类植物的野生及驯化特征的变化规律,反映了粟类植物驯化的过程非常漫长.     

北阡遗址人和动物骨的C，N稳定同位素分析

青岛市即墨北阡遗址先后经过三次考古发掘,出土大量大汶口文化和周代两个时期的人和动物骨资料,对其进行碳和氮稳定同位素分析可望复原先民的食物结构,探讨动物、植物驯养情况．分析结果表明：大汶口文化和周代先民的食物结构中粮食作物以C4类食物为主,肉类更多为海洋贝类和家畜;家猪的驯养则以C3植物为主,并受先民生活方式的影响．研究推测,尽管北阡遗址地处海岸线附近,海洋渔业更多依赖贝类而不是海洋鱼类．总体而言,大汶口时期先民的食物资源包括粟类作物（C4植物）、贝类海洋食物和家畜,体现为农耕、驯养和渔业为主,而狩猎为辅的生活方式;周代与之相比,驯养和海洋渔业等肉食资源更丰富,生活条件有了显著提高．     

东周时期内蒙古中南部人群和文化融合进程中的农业经济——以和林格尔大堡山墓地人骨C、N稳定同位素分析为例

东周时期,内蒙古中南部是农耕文化与游牧文化竞相角逐的舞台.在该地存在的多人群并存、文化并举的基本格局,随着战国中晚期赵、秦等诸侯国势力的北扩,转变为中原文化日益繁盛之势.中原地区特有的农耕经济(如粟作农业),究竟对内蒙古中南部的人群和文化融合是否产生了怎样的影响,仍缺乏较为细致的研究.为此,本文以和林格尔地区战国晚期大堡山墓地出土的41例人骨为研究对象,开展了C、N稳定同位素分析.结果表明,总体上先民的食物中包含了较大量的C_4类动物蛋白.结合考古资料可以看出,大堡山先民以粟作农业(包括粟类作物和以粟类作物副产品为食的动物)为基础,兼营牧业生产,其生活方式体现了战国晚期中原农业文明对内蒙古中南部的全面影响.尤其值得一提的是,通过对比不同时期已发表的人骨胶原C、N稳定同位素数据发现,粟作农业在东周时期和林格尔地区人群与文化融合的进程中始终发挥着积极作用.     

贾湖遗址人骨的稳定同位素分析

古代人类食谱研究是生物考古的重要组成部分, 也是当前国际科技考古领域的研究前沿. 利用稳定同位素分析方法, 尝试揭示贾湖遗址先民的食物结构以及生活方式的变化. 人骨的骨胶原含量、C含量以及N含量, 尤其是骨胶原C/N摩尔比的分析表明, 28个样品中13个已经受到埋藏环境的污染, 不能用作食谱分析. 其余样品骨胶原的δ ¹³C((-20.37±0.53)‰), 表明先民主要以C₃类作为食物来源. 根据骨胶原中δ¹³C和δ ¹⁵N的不同，先民的食谱可划分为4类. 两者相关性的缺乏, 当与该遗址以农耕经济为主有关. 骨胶原δ¹⁵N和羟磷灰石δ¹³C纵贯整个文化段的变化, 反映了先民从狩猎转向采集、捕捞直至发展稻作农业和家畜饲养的改变. 而羟磷灰石中δ ¹⁸O则无明显变化, 揭示了该遗址气候较为稳定.     

中国史前农业起源演化研究新方法与新进展

中国是世界农业起源的主要中心之一,粟(Setaria italica)、黍(Panicum miliaceum)和水稻(Oryza sativa)等是在中国最早被驯化的农作物.目前对史前粟类旱作和稻作农业起源与演化的时间、地点、种类、过程以及与气候变化和人类适应关系的认识,仍然是不确定的和有争议的.本文总结了近十多年来中国科学家针对这些问题在史前农业起源、演化研究方面取得的新进展,重点介绍了早期农作物遗存鉴定的新技术、新方法,包括部分植物大化石(炭化种子、小穗轴)、微体化石(植硅体、植钙体、淀粉粒、花粉)、生物标志物(蛋白质组学、类脂物分子)等方面研究的新成果;早期农业起源、发展和传播的部分新证据,以及气候环境背景等方面的研究.分析了研究中存在的问题和潜在机遇,对进一步深入研究农业起源、演化以及人类活动对气候变化响应等提出初步建议.     

黄土高原地区粟、黍碳同位素特征及其影响因素研究

从植物生理特点和形态适应性的角度分析气候环境对植物有机体稳定性碳同位素组成(?13C)的作用机理,是运用有机体?13C进行古气候定量重建的基础.C4植物粟(Setaria italica)和黍(Panicum miliaceum)是中国北方旱作农业的代表作物,其炭化种子易获取、可鉴定到种,?13C可靠性强,是古气候研究的潜在理想材料.通过采集黄土高原地区不同生境现代栽培粟、黍,分析其?13C与环境要素(包括纬度、海拔、全年和生长期的温度、降水量、水分有效性(P/Ep)、湿度等)的关系,结果显示粟?13C值仅与纬度(光照)具有显著负相关关系(相关系数R=?0.46),光照对粟?13C值的影响占21%,其他气候要素对粟?13C值未产生显著影响,粟?13C值不适用于提取气候因素信息;黍?13C与生长期降水量(Pgp)具有显著正相关关系(R=0.75),Pgp对黍?13C的影响程度达到56%.解析黍作物生理特性和形态调整的作用机制,显示在水分胁迫条件下黍植株对环境的适应性主要是通过气孔因素实现的,因此黍?13C能够较好地记录作物生长过程中降水量状况,在古气候定量重建方面具有一定的应用前景.     

史前农业传播:从中国南方到中南半岛

农业的发展与传播是人类历史上最重大的变革之一,史前农业向中南半岛的扩散关系到现今南亚语族的形成,是农业传播领域的重要科学问题.以往大部分研究集中在稻作农业传入东南亚的时间和路线上,而粟作农业没有得到应有的重视.本文梳理了中国和中南半岛128个遗址出土的312个稻(Oryza sativa)、粟(Setaria italica)和黍(Panicum miliaceum)遗存的直接测年数据,发现中南半岛于公元前三千纪后期出现粟作农业,至迟于公元前二千纪后期出现稻作农业.经分析,我们认为中南半岛的早期农业可能有中国西南、两广地区和福建沿海三个来源.史前农业在中国西南地区的传播路线与文献记载的"西南丝绸之路"非常接近,这表明在新石器晚期青藏高原东缘就存在一条文化通道,为后世西南丝绸之路的开通奠定了基础.     

陕北神圪垯墚遗址4000a BP前后生业经济的稳定同位素记录

为深入探讨陕北地区距今4000a前后生业经济的面貌,本文以神木神圪垯墚遗址出土28例人骨与24例动物骨骼为研究对象,运用碳氮稳定同位素分析方法重建了该遗址居民的食物结构与家畜饲养策略.人骨胶原的碳氮同位素表明,遗址存在个别食用了大量C_3类食物的个体,但大多数居民基本以C_4类食物(粟作农业产品)为食,肉食消费程度个体间有差异.家畜中,家猪主要以粟类食物为食,部分黄牛食用了较多的粟类食物,而其余个体则与羊一样主要以采食野生C_3植物为生.结合陕北及相邻地区相关研究成果,本文认为4000a BP前后粟作农业生产是陕北生业经济的主要内容,草原畜牧经济(黄牛和羊的牧养)在本地多元化生业经济结构中的重要程度较低.繁荣的粟作农业经济为陕北地区社会发展提供了稳定的食物供给,保证了财富的积累和人群的增长,加速了社会分工和人群分化的速率,这可能是本地区文明化进程在4000a BP前后骤然提速的重要原因.     

淮河上、中游地区史前稻-旱混作农业模式的形成、发展与区域差异

稻-旱混作是淮河上、中游地区史前农业发展的基本模式.现有资料显示,该模式在淮河上游地区最早出现于7.8~7.0ka BP的裴李岗文化中晚期,且至迟在5.0~4.0ka BP的新石器时代末期,成为淮河上、中游地区普遍盛行的农业生产方式.然而,对于该农业生产模式在淮河上游地区出现后的发展过程,淮河中游地区的早期农业类型及其发展过程与淮河上游地区是否存在区域差异等问题,目前皆不清楚.本文利用浮选法和淀粉粒分析方法,对淮河上、中游地区不同地域和不同阶段的8处新石器时代遗址的炭化及微体植物遗存进行了分析,结果显示,淮河上游稻-旱混作的农业模式自新石器时代中期后段(8.0~7.0ka BP)在裴李岗文化区出现后,经历了新石器时代晚期(6.8~5.0ka BP)的快速发展阶段,至新石器时代末期(5.0~4.0ka BP)完全确立了该模式在人类经济生活中的主体地位.与上游地区不同的是,淮河中游地区新石器时代中期(8.5~6.8ka BP)的原始农业为单一的稻作农业模式,但至新石器时代末期同样形成了稻-旱混作的农业模式.此外,分析结果还显示,淮河上、中游地区新石器时代末期虽然同属稻-旱混作的农业模式,但水稻与粟、黍在这一模式内部结构中的地位在上述两个地区之间存在明显差异.该研究结果对了解淮河上、中游地区史前农业的发展、演变过程以及新石器时代气候环境变化与文化变迁背景下的人类适应方式等问题有重要科学意义.     

北京平谷上宅遗址磨盘磨棒功能分析：来自植物淀粉粒的证据

关于史前考古遗址出土的磨盘和磨棒的功能,一直众说纷纭。过去一直认为是一种加工谷物的农具,近年来虽有异议,但缺乏直接证据。本文利用淀粉粒分析对北京平谷上宅遗址（7500-7000cal a BP）出土的一件磨盘和一件磨棒进行了研究。从石器表面残留物上提取出的淀粉粒,可分为9类12种。在可鉴定的淀粉粒中,最多的是来自栎属（Quercus）果实（橡子）的淀粉粒;其次是来自粟（Setariaitalica）的淀粉粒。栎属中包括蒙古栎（Q.mongolicus）、麻栎（Q.acuttssima）和槲树（Q.dentata）的淀粉粒,另有一定数量的黍（Pmiliaceum）和小豆属（Vigna）淀粉粒,其余杂草类及可能为块茎类的淀粉粒无法更进一步鉴定归属。磨盘磨棒上植物种类的多样性表明这些器物不是只用来加工谷物,更不能作为农业出现的标志。这些石器被用于加工各种需要碾磨和脱粒的植物果实或者块茎。同时磨盘磨棒上的植物组合也反映了7000年前,北京平原上人类社会的经济方式以采集与农业并重,日常饮食包括了粟、黍、橡子以及一些块茎类和杂草类植物的种子和果实,当时的气候条件较今温暖湿润。     

新疆地理环境特征以及农牧格局的形成

基于环境变化记录和考古发现,以及稳定同位素资料,我们对新疆地理环境的特征及其对新疆农牧业格局形成的影响和时间过程进行了探讨.结果表明,新疆的自然环境特征和气候变化过程导致新疆人口的主体分布在山麓绿洲地带.天山地带晚全新世的湿润程度增加,草原和绿洲面积扩展,为文化的发展奠定了环境基础.距今3000年左右,新疆的农牧业格局基本形成,在南疆是以粟黍-小麦/大麦-畜牧为特征的混合经济,在北疆以游牧经济为主.新疆人口分布的空间聚集现象肇始于距今4000年,距今3000年已经非常明显,小麦/大麦-粟黍-畜牧为特征的混合经济是形成这一特征的直接动力.地理环境的差异,在历史上形成了新疆南重北轻的局面,主要的经济政治中心大都在南疆.到清末以来,随着近代技术和交通的发展,这一局面才得到改变.     

电子自旋共振（ESR）测年方法在我国早更新世考古遗址年代学研究中的应用探索

对于东亚地区早更新世考古遗址的研究,可以帮助我们理解人类最早何时走出非洲,以及他们是如何在亚洲大陆生存与演化等一系列问题.一些在我国境内发现的最早期的人类活动证据,目前并没有被国际学术界普遍接受,在很大程度上归因于这些早期遗址年代的不确定.由于测年时段和测年对象的限制,这些早更新世遗址中的大多数无法采用诸如钾氩/氩氩测年法等经典的同位素测年方法进行年代学研究.电子自旋共振（ESR）方法是一种常用的早期遗址考古测年方法,其中ESR骨化石测年可以应用于早更新世遗址的年代学研究.由于骨化石的体系不封闭,所以在计算ESR年代时需要考虑铀在化石样品中的加入过程.     

人类活动影响下的云南阳宗海近百年有机碳与黑炭湖泊沉积记录

利用我国云南省昆明市阳宗海湖心40 cm沉积岩芯,分析总氮(TN)、有机碳(TOC)、黑炭(BC)含量和黑炭同位素(δ~(13)CBC)等多环境指标,采用~(137)Cs和~(210)Pb定年方法建立沉积岩芯年代序列,探讨阳宗海近百年来TOC以及BC沉积变化特征及其对区域人类活动的响应.结果表明:(1)阳宗海沉积岩芯中TN、TOC和BC含量分别为0.76~5.07、4.95~42.65和0.69~11.16 mg/g;δ~(13)CBC值为-31.03‰~-25.45‰,均值为-27.18‰;(2)TN、TOC含量自下而上同步增长,TOC/TN摩尔比值在1994年左右增长到最大值后逐渐减小,反映了流域内人为活动导致的外源性TOC增加,阳宗海水体逐渐富营养化;(3)阳宗海沉积岩芯中BC含量及其同位素的时间序列变化,反映了当地能源结构的变化,工业源和居民消费源成为阳宗海BC的主要来源,BC与人口数量和能耗间呈显著相关.