河南博爱西金城遗址人和动物骨的碳氮稳定同位素分析

中原地区是中国文明起源和国家形成的核心区域,农业的发展在某种程度促成了中华文明在这一地区的最终形成.农业经济的转变对先民食物结构和动物饲养方式都产生了影响,但目前的研究多为某一时间段的研究,需要长时间段的考量.对西金城遗址(35°06′22″N,113°06′53″E)出土的龙山文化、汉代和唐宋时期的人和动物骨骼开展了碳氮稳定同位素分析,分析结果表明:龙山文化时期西金城先民(δ13C=-9.3±3.1‰,δ15N=8.5±1.3‰,n=3)的食物结构以C4类(粟、黍)为主,其生计方式是以粟等旱作农业为主,并辅以少量的稻作农业生产,兼有稳定的家畜饲养和捕捞业.就动物食物结构而言,龙山文化时期以猪、狗为代表的家畜的食物结构和人类相似,先民主要用粟黍类作物副产品喂养家畜;汉代随着小麦、大豆等C3类农作物的推广普及,家畜的δ13C值降低,更多的小麦等作物被用于喂养家畜.唐宋时期虽然小麦的地位进一步上升,形成了"粟麦并重"的农作物格局,但先民却仍然偏向于用C4植物(粟黍)喂养家畜.     

山西太原盆地龙山文化时期的生业经济——以阳曲县西殿南遗址人和动物骨骼的C、N稳定同位素分析为例

以山西太原阳曲西殿南遗址(38°03′45″N,112°45′55″E)出土的3例人骨和34例动物骨骼(3例鹿、3例狗、5例牛、6例羊、17例猪)为研究对象,运用AMS-¹⁴C测年与C、N稳定同位素分析的研究方法,研究该遗址所处的年代、动物和人的食物结构以及先民对家畜的饲喂方式,进而还原龙山文化时期太原盆地的生业经济。AMS-¹⁴C测年结果显示,M1墓主人骨骼的¹⁴C年代为4200±30 a B. P.,树轮校正后的年代范围为4844~4620 cal.a B. P.,结合该遗址遗存及其组合群特征初步判断其应为一处龙山文化时期遗址。C、N稳定同位素测试结果显示,鹿(δ¹³C：-20.8‰ ~-18.7‰,均值-19.6‰ ±1.1‰;δ¹⁵N：2.9‰ ~3.6‰,均值3.3‰ ±0.4‰,n=3)主要以C₃类食物为生,说明当地野生植被主要为C₃类植物;与鹿不同,羊的δ¹³C值和δ¹⁵N值(δ¹³C：-17.2‰ ~-14.3‰,均值-16.2‰ ±1.0‰;δ¹⁵N：6.7‰ ~9.6‰,均值8.1‰ ±1.2‰,n=6)明显高于鹿,其内部存在一些差异性,可分为A、B、C三组：A组羊(YQ17和YQ19)的δ¹³C值偏高(分别为-16.4‰和-16.3‰),δ¹⁵N值(分别为9.3‰和9.6‰)较高,其年龄较小,食物中包含较多的羊奶或生活于缺水的环境中,抑或被投喂了高蛋白的饲料;B组羊(YQ16、YQ18、YQ20)的δ¹³C值偏低(分别为-16.8‰、-14.3‰和-17.2‰),但δ¹⁵N值(分别为8.3‰、7.4‰和7.2‰)偏高,其受到人工干扰的可能性最大,特别是在冬春季节,野外植被较少,羊群很可能无法自行获得充足的食物资源,这时人为投放的饲料(如粟黍的秸秆等)可能作为其食物的补充;C组羊(YQ15)的δ¹³C值(-16.3‰)和δ¹⁵N值(6.7‰)都较低,其食物来源以C₃类植物为主,也有少量C₄类食物,其数值符合羊作为食草动物的特征,同时反映出当地野生植被主要以C₃类植物为主。显然,以野外放养为主的羊,它们的食物结构仍然受到粟黍农业的强烈影响。大部分牛(δ¹³C：-20.2‰ ~-14.6%,均值-16.4‰ ±2.6‰;δ¹⁵N：3.5‰ ~6.8‰,均值5.3‰ ±1.6‰,n=4)的食物主要以C₃类植物为主,但也添加了少量的C₄类食物;家猪(δ¹³C：-7.5‰ ~-6.3‰,均值-6.9‰ ±0.3‰;δ¹⁵N：6.1‰ ~8.4‰,均值7.5‰ ±0.6‰,n=17)、家犬(δ¹³C：-7.3‰ ~-6.8‰,均值-7.0‰ ±0.3‰;δ¹⁵N：6.6‰ ~7.9‰,均值7.1‰ ±0.7‰,n=3)及牛YQ13(δ¹³C：-10.7‰;δ¹⁵N：8.7‰)主要以C₄类食物为生。其中,猪和狗则主要以粟黍及其副产品为生,并食用了较多先民食物残余和/或残羹冷炙,甚至先民的粪便等;牛YQ13可能受到先民的特殊饲喂,其食物中添加了大量的粟黍及其副产品。先民(δ¹³C：-8.6‰ ~-7.1‰,均值-7.7‰ ±0.8‰,δ¹⁵N：9.5‰ ~10.3‰,均值10.0‰ ±0.4‰,n=3)主要以C₄类食物为生,即粟黍及其副产品饲喂的家猪和家犬。因此,西殿南遗址所在太原盆地龙山文化时期先民的生业经济以粟黍农业及家猪饲喂业为主,也对外来的牛和羊进行放养和饲喂;与处于同时期且邻近的中原腹地新砦遗址、临汾盆地的陶寺遗址和清凉寺墓地、忻定盆地的辛章遗址以及陕北地区的神圪垯梁遗址已发表的人和动物骨骼的C、N稳定同位素相关数据进行单因素方差分析发现,西殿南遗址所在太原盆地的生业经济相比略显单一,社会复杂化程度有限。

     

河南偃师二里头遗址1号巨型坑祭祀遗迹出土动物的饲养方式

高度互动性的宗教祭祀与仪式性活动是早期复杂社会维持与强化社会治理常用的手段,通过对仪式性活动使用消耗性祭品(如动物牺牲)的考察则可为探讨精英阶层的影响力与控制力提供参考.鉴于此,本文从动物饲养方式入手,采用碳氮稳定同位素分析方法,对二里头宫殿区东北部1号巨型坑内祭祀遗迹出土的35例动物骨骼、1例人骨碎块以及年代相近的其他单位出土的骨骼遗存进行分析,并结合相关资料探讨仪式性动物的饲养方式及来源,为认识二里头社会复杂化进程提供参考.研究发现,祭祀遗迹出土猪的δ13 C值与 δ15N值变化范围均比较大,暗示二里头猪群的饲养方式个体间差异较大,且还存在个别野猪.与此同时,狗与牛的食物结构基本以C4类食物为食,羊则C3与C4植物兼食.对比发现,祭祀遗迹猪、狗与羊的食物结构与灰坑、地层等其他单位出土的同类家畜基本一致.值得注意的是,尽管两类遗迹的牛均呈现出对粟作农业的高度依赖,但巨型坑牛骨的 δ15N值却显著低于其他单位的牛骨.结合二里头遗址对周边较大地理范围内同时期聚落的控制力,我们认为以巨型坑猪为代表的家畜的食物结构的多样性,暗示了它们有着多元化的来源.与此同时,仪式性用牛是否被特殊饲养仍有待进一步探讨.我们的研究支持二里头遗址存在高度互动的宗教祭祀等仪式性活动,即二里头遗址宫殿区祭祀活动所用动物牺牲的来源可能与动物资源由周边地区向二里头遗址的输入有关,这对于我们认识王权在二里头遗址资源流通与宗教活动等方面的控制力具有重要意义.     

陕北地区动物骨骼的脂肪酸单体碳同位素分析

基于动物油脂的脂肪酸单体碳同位素模型开展古代样品的脂肪酸单体碳同位素分析可细化脂肪来源, 有助于探究动物资源的加工利用、相关载体的使用功能及先民饮食策略, 从而为古代人类的生活方式和古代社会的经济形态提供重要信息。目前该模型已得到国外诸多地区现代动物样品的验证, 但其在中国的适用性尚不明晰。文章对陕北地区石峁遗址和高家洼遗址出土的动物骨骼开展了脂肪酸分析, 并对其中1例缺乏形态鉴定特征的碎骨样本进行ZooMS(基于质谱的动物考古学)分析。结果显示, 该碎骨样本的一系列特征肽段与鹿和绵羊的部分肽段相匹配, 表明其为鹿或绵羊。家养动物(猪、普通牛、羊亚科)中, 除2例绵羊显现出较强的C4饮食信号, 应源于粟类作物副产品或人工采集的藜科植物消费; 其余动物均表现为C3/C4类混合特征, 意味着存在野生C3植物的摄入。相比其他遗址, 石峁遗址采取了相对粗放的家猪管理模式; 而牛、羊饲养模式的多样化可能是先民在当地自然条件下对新兴家畜品种开展探索性饲养活动的反映。野生动物(梅花鹿、马鹿)中, 2例鹿具有较高的δ13C16:0和δ13C18:0值, 应有C4植物的摄入, 表明龙山时代陕北地区先民与鹿存在互动关系。古代陕北地区C4植物对饮食的贡献使得该地区的动物脂肪酸单体碳同位素数据相对于前人建立的"δ13C18:0-δ13C16:0"分布模型存在正向偏移, 但仍可通过计算Δ13C值来区分该地区的动物脂肪来源(Δ13C>0‰为非反刍动物体脂, -3.3‰ <Δ13C <0‰为反刍动物体脂)。     

丝绸之路东端大都会粮仓中的谷物:大同操场城北魏太官粮储遗址炭化粟的C、N稳定同位素分析

施肥等农田管理手段是提高粮食产量的重要途径,直接关乎先民的温饱乃至社会的安定.目前,施肥等农田管理手段的应用及对特定时空范围的影响程度等,依然缺乏深入的研究.作为丝绸之路东端的大都会,北魏王朝的都城平城在其建立之初及其后的近百年,人口数量剧增且稳定在百万左右,稳定、优质的粮食供给日益成为帝国稳定和发展的根基.本文对大同...     

华南地区新石器早中期动物骨中羟磷灰石的污染鉴别及机制——以广西桂林甑皮岩遗址为例

了解古代人（动物）骨羟磷灰石的污染,是对其开展C、O稳定同位素分析以揭示其食物来源和栖息环境的前提条件。目前,我国在此方面开展的研究较少,华南地区尚无报道,由此导致我们对此区域人群生存方式的变迁以及农业的产生与扩散等一些重要考古学问题,仍缺乏深入的了解。本文以广西桂林甑皮岩洞穴遗址（新石器早中期）出土的20例动物骨为研究对象,以10例现代骨为参照,对以上原始样品以及预处理后的样品进行了红外光谱分析,并对预处理后的样品进行了C、O稳定同位素分析,以期实现骨羟磷灰石的污染鉴别和探讨其机制。根据已发表数据和本研究10例现代骨的红外光谱及其指标（IRSF、CO₃/PO₄、FW85%）,未经化学处理前的原始样品中,3例样品检测出明显的外源污染（方解石）,剩余17例原始样品中仅余3例为未受污染样品。经预处理后,含方解石样品（n=3）红外谱图显示,其结构内仍有方解石残存;剩余17例不含方解石的样品中,12例样品的红外指标皆已符合现有标准（IRSF≤4.2和CO₃/PO₄≤0.6）,样品可用数量显著提升。20例骨羟磷灰石的C、O稳定同位素分析进一步显示,去污染样品与污染样品的δ¹³C和δ¹⁸O值存在明显差异,污染样品的同位素数据更多反映了埋藏环境对其的影响。骨羟磷灰石的污染机制可能主要与华南地区特有的石灰岩地质环境密切相关。由此,进一步完善华南地区出土骨样的预处理方法并挑选出未受污染的样品,是今后开展稳定同位素分析的必经之路。

     

中国北方早期农业生产模式下的人群营养与健康——以陕西靖边五庄果墚遗址的生物考古为例

本文从五庄果墚遗址入手,试图探索中国北方特有的粟作农业对人群健康状况的影响。五庄果墚遗址位于陕西省榆林市靖边县,是新石器时代仰韶文化晚期到龙山文化早期的一处重要遗存。该遗址共出人骨遗存29具（成年人10具,未成年人19具）。宏观和微观的病理观察结果显示,该人群龋齿、贫血、骨膜炎、以及牙釉质发育不全的发病率普遍偏高,其中患龋率55.6%,贫血发病率42.9%,骨膜炎发病率33.3%,牙釉质发育不全发病率66.7%。龋齿及贫血多发反映了粟作农业的饮食特征,即食物中含糖量增高,铁元素减少,不利于营养吸收。骨膜炎的流行或与定居农业的发展、人口密度的增加以及早期粟作农业高强度的劳作方式有关。值得注意的是,女性下肢出现了可能由维生素D缺乏导致的异常翻转现象,而男性则不见,这有可能与农业社会的性别分工相关。牙釉质发育不全出现的时间集中于4~7岁,具有一定的周期性。此外,有3例婴幼儿出现颅内损伤,其中两例疑似罹患脑膜炎。结合牙釉质发育不全的周期性,婴幼儿有可能出现季节性营养不良状况,这可能与当地气候环境造成的一年一熟的耕作制度有关。五庄果墚人群中几类疾病的高发均与农业的起源和发展相关,揭示了五庄果墚先民健康状况背后潜在的农业因素,为探讨中国北方早期农业与人群健康间的互动关系提供了生物考古学的例证。

     

安徽濉溪石山子遗址古人类植物性食物资源利用情况的淀粉粒分析

利用淀粉粒分析方法,对安徽濉溪石山子遗址（约7000aB.P.,33°51'N、116°49'E）出土的5件石磨盘和5件石磨棒表面附着残留物进行了研究。结果表明,这批石器表面残留物中包含了种类丰富的植物淀粉粒,其可能的植物种属来源至少有8类,包括薏苡（Coix lacryma-jobi）、小麦族（Triticeae）、山药（Dioscorea opposita）、莲藕（Nelumbo nucifera ）、 莲子（Nelumbo nucifera）、豇豆属（Vigna）、燕麦属（Avena）和姜科（Zingiberaceae）等,此外还有一部分未知种属的疑似禾本科植物的淀粉粒。统计结果显示,来自薏苡、小麦族以及疑似禾本科植物的淀粉粒无论是绝对数量还是在器物表面的出现频次都远高于其他植物种属的淀粉粒,应为这批石器的主要加工对象,此外,来自山药、莲藕等块根块茎类植物的淀粉粒,其数量和出现频次也较高。石山子遗址出土石磨盘、石磨棒表面残留物中淀粉粒组成的多样性表明了这些石质工具加工食物种类的多样性和古人类植物性食物资源组成的多样性,同时,从观察到的淀粉粒植物种属来源来看,石山子遗址先民的生业模式似仍以采集经济为主,其农业经济的发展则相对滞后,这一特点的形成可能与该遗址所处的地理位置及自然环境有较大关系。研究结果为探索新石器时代中期淮河中游地区古人类对植物资源利用以及当时的农业发展状况等问题提供了新的科学依据。     

日本大沼湖沉积物碳氮比值、有机碳同位素特征及其近400年的古气候环境意义

通过对日本大沼湖沉积物样品总有机碳含量(TOC)及其稳定同位素、总氮含量(TN)和C/N 值的测定, 结合沉积岩芯火山灰和 14C 年代, 分析了大沼湖沉积物中有机质的来源, 探讨了沉积物有机碳同位素的主要影响因素。结果表明: 大沼湖沉积物中有机质主要来源于自生藻类, 受陆源输入的影响较小; 沉积物δ13C 值指示了夏季温度的变化。过去400年来, 大沼湖地区存在1660~1730年和1780~1860年两个明显的冷期, 与邻近地区冰芯、树轮和湖泊沉积物记录的冷期基本一致, 分别对应于Maunder和Dalton太阳黑子极小期。     

安徽阜南台家寺遗址出土龟甲的C、N稳定同位素分析

本研究以阜南台家寺遗址出土的商代龟甲及部分动物骨骼为材料,开展了C、N稳定同位素分析,在揭示动物食物结构的基础上初步探讨了先民对龟的使用及龟的来源问题。研究结果显示：龟甲的同位素数据相互之间差异较大,通过聚类分析大致可分为三类：第一类是高δ13C和高δ15N值（δ13C=-20.3 ‰ ±0.4 ‰,n=3;δ15N=7.8 ‰ ±0.2 ‰,n=3）;第二类是δ13C值居中,δ15N值偏低（δ13C=-21.6 ‰ ±0.4 ‰,n=4;δ15N=7.0 ‰ ±0.3 ‰,n=4）;第三类是δ13C值偏低、δ15N值居中（δ13C=-23.7 ‰ ±0.6 ‰,n=4;δ15N=7.6 ‰ ±0.3 ‰,n=4）,这意味着该遗址出土的龟甲可能存在多种来源。究其原因,可能缘于先民制作卜甲时使用的龟来源于不同的栖息环境,抑或来源于不同种属的龟。这种用龟行为,或许与殷墟甲骨上记载的"贡龟"密切相关。尽管本研究通过稳定同位素分析揭示商代先民的用龟行为尚属初步,但毋庸置疑,本研究为全面探索商代先民的用龟行为、拓展甲骨学的研究领域提供了新的研究证据和视角。