粟类作物稃片植硅体形态研究回顾与展望

中国是粟、黍的起源地,但受植物遗存保存状况及研究方法的限制,对粟类旱作农业起源与驯化的时间、地点、种类、过程等的认识仍然存在不同观点。植硅体分析为准确鉴定粟、黍及其野生祖本和亲缘物种提供了新的途径。本文总结了近几年来针对粟、黍种子稃片植硅体研究取得的新进展,获得以下认识：1）进一步明确了稃片表皮长细胞植硅体的形态特征、大小、数量是鉴定考古文化堆积中粟、黍及其野生祖本和亲缘野生物种的可靠指标;2）通过对比我国北方常见的狗尾草属稃片植硅体,发现了ΩⅢ型仅发育于粟和青狗尾草的稃片中部,且其大小与狗尾草属野生植物差异显著;3）分析和说明了稃片植硅体鉴定流程和方法、重点强调了稃片Ω/η类型的鉴定特征和应用范围,以及植硅体统计量等关键问题;4）讨论了粟类稃片植硅体产量与农作物产量的关系以及植硅体埋藏学问题,最后对深化粟类植硅体形态学研究提出了初步建议。希望通过本文的总结与讨论,能够使植硅体分析方法在粟类作物起源和传播的研究中得到更准确、更广泛的应用。

     

关中盆地6000～2100cal.aB.P. 期间黍、粟农业的植硅体证据

黍、粟是我国北方两种重要的旱作农作物,对中华文明起源和发展产生过重要的影响。长期以来由于受到考古样品保存及研究方法的限制,早期考古发掘报道的我国关中盆地新石器遗存的农作物多是以粟为主或粟、黍不分,统称粟类作物,缺少对该区新石器时期粟、黍农业状况的深入研究。本文利用植硅体方法,分别对现代黍、粟和水稻种子的植硅体产量以及关中盆地新石器考古样品中的植硅体进行分析。结果表明,等重量的黍、粟种子稃片的植硅体产量基本相等,其植硅体含量所反映的是黍、粟的相对产量(重量);水稻双峰型植硅体的百分含量比水稻实际含量相对偏低。关中盆地泉护、杨官寨、浒西庄、案板、王家嘴,水沟等6个考古遗址17个¹⁴C年龄和47个植硅体样品分析结果显示,约6000～2100cal.aB.P.期间,关中盆地黍子的植硅体含量一直占优势(3.4％～34.5％),粟次之(0～6.2％),即使在气候相对暖湿的阶段,黍的产量仍超过粟。泉护、杨官寨、浒西庄,案板等遗址的个别样品中保存水稻植硅体。这些结果为重新认识关中地区新石器时期农业生产与社会经济形态以及与气候环境条件的关系提供了新的参考资料。     

青铜时代早期新疆温泉阿敦乔鲁遗址木材指示的环境和先民木材利用策略

阿敦乔鲁遗址是西天山一处青铜时代早期的聚落遗址,年代在公元前19世纪到前17世纪。从2011年阿敦乔鲁遗址试掘、2012年开始发掘以来,在石板墓SM4-2和SM9的葬具上取到14个木材样品,在1个残、似杯状形器物上取到1个木材样品,在房址F1里取到6份木炭样品,其中大于4 mm的木炭有114块。经鉴定,墓葬中葬具木材分别属于云杉属（Picea sp.）和杨属（Populus sp.）,残、似杯状器物为桦木属（Betula sp.）;房址中木炭分别属于4种木本植物,有云杉属（Picea sp.）、杨属（Populus sp.）、柳属（Salix sp.）、水柏枝属（Myricaria sp.）和2种禾本科（Poaceae）植物。研究结果表明,距离阿敦乔鲁遗址较远的高山和隐闭山谷分布着雪岭云杉林,遗址周边的山地、丘陵有杨、桦林,河岸、沟谷有杨、柳和水柏枝灌木林,在较平坦的台地和坡地有禾本科的牧草;出土植物种类与现今相差不大,生态环境较干旱;阿敦乔鲁遗址先民对木材性质有一定的认识,积累了相当丰富的木材利用经验,从较远的高山上采伐树体高大、笔直的云杉木材制作葬具和建造房屋;选用无臭、无味、色浅的桦木制作生活用器;薪柴选用遗址周边的生长快、易于繁殖的河岸林柳木、杨木和湿生灌木林水柏枝的小枝及禾草植物,反映出阿敦乔鲁遗址先民在木材利用策略上具有一定的组织能力。利用遗址出土的提供牲畜食物的植物组合,可以旁证畜牧活动的存在,为探索阿敦乔鲁遗址先民生业方式提供了新视角。遗址周边植被组成和微环境的重建,先民植物资源利用策略信息的获得为探讨阿敦乔鲁遗址先民与环境的关系,提供了新资料。

     

植硅体分析揭示成都平原先秦农业发展及其环境背景分析——以宝墩和三星村遗址为例

长期以来,由于受到考古样品保存和研究方法的限制,成都平原先秦农业结构变化、人类生业方式、农业发展与微环境的关系等研究尚不够完善。本文对成都平原的新津宝墩遗址和青白江三星村遗址约4500 cal.a B.P.以来的文化层沉积物进行了农作物植硅体分析,结果表明宝墩文化（4500~3700 a B.P.）以利用水稻（Oryza sativa）为主体（约84 %）,仅有少量粟（Setaria italica）、黍（Panicum miliaceum）出现（约16 %）;宝墩文化晚期（约4000~3700 a B.P.）水稻植硅体浓度到达峰值（303160粒/g）后有所下降,粟、黍基本消失;到三星堆文化早期（3700~3400 a B.P.）水稻浓度仍保持下降趋势,粟、黍仍未出现,揭示了以宝墩文化为代表的成都平原新石器文化是以水稻为主,兼有少量粟、黍的稻-旱兼作农业结构,这一结构至少持续至三星堆文化早期。宝墩遗址中水稻驯化程度自文化层底部开始,整体呈逐渐上升趋势,推测与成都平原农业活动不断加强,遗址区域水资源增加有一定关系。上述发现,不仅为理解成都平原新石器时代农业发展进程提供了新的参考资料,同时也为我国稻旱兼作农业的研究提供了新证据。

     

湖北荆门屈家岭遗址史前农业发展的植硅体证据

采用植硅体分析方法,对湖北荆门屈家岭遗址南部2015~2017年度主发掘区TN14W35探方内油子岭至石家河文化时期（5800~4200 a B.P.）的地层土样进行了系统取样分析,并重点对水稻扇型植硅体形态特征进行了研究。结果显示,遗址各文化时期土样中均含有丰富的水稻（Oryza sativa）特征型植硅体,表明稻作农业在屈家岭遗址各阶段先民植物资源的开发利用中始终占据着主导地位。同时,实验还在油子岭和屈家岭文化地层发现粟（Setaria italica）、黍（Panicum miliaceum）植硅体,但从发现数量看,粟类作物在屈家岭遗址先民农作物利用结构中只占据极小的比重。论文通过对水稻扇型植硅体形态参数测量和鱼鳞状纹饰统计发现,屈家岭遗址的水稻遗存主要属于粳稻类型,且驯化程度在油子岭文化早期时期就已经达到现代栽培稻水平。本文研究揭示了屈家岭遗址先民的农业结构、水稻类型及驯化水平,为了解江汉平原汉水东部地区新石器时代晚期人类生业形式与水稻驯化水平等提供了重要科学依据。

     

郑州地区东赵先民植物性食物结构及遗址出土部分陶器功能分析:来自植物淀粉粒的证据

郑州地区位于中原腹地,是新石器时代文化和青铜时代文化的核心分布区之一。这一地区青铜时代先民的植食结构及农业的起源与发展等问题是考古学界关注的重要课题。东赵遗址是郑州地区一处青铜时代文化连续完整的遗址,为全面获取郑州东赵遗址新砦到东周时期先民植物性食物结构和陶器功能的植物考古学证据,本项研究选取遗址出土的30件陶器残片以及10枚人牙样品进行了淀粉粒分析,共提取到7类不同形态的淀粉粒,鉴定结果显示来源于粟（Setaria italica）、黍（Panicum miliaceum）、薏苡（Coix lacryma-jobi）、小麦（Triticum aestvum）、水稻（Oryza sativa）、栎属（Quercus）、豇豆属（Vigna）以及莲属（Nelumbo）等8种植物。淀粉粒的绝对数量与出现频率显示,粟、黍是东赵先民的主要粮食作物,薏苡、小麦、水稻、豇豆属、栎属以及莲属也是东赵先民植物性食物结构的重要组成部分。淀粉粒结果印证补充了大植物遗存的分析结果。从不同器型来看,炊器上发现的淀粉粒更多,这可能与炊器多为夹砂陶且表面多孔隙有关,同时淀粉粒在受热不充分的条件下仍然能够保留下来。结合文献资料可以看出,鬲和深腹罐曾经是用来烹煮粟、黍、水稻、薏苡、小麦、豇豆属、莲属和栎属等植物,而花边罐、双耳罐等则可能是用来煮水或烹煮不含淀粉的食物,瓮、盆、豆则可能是作为盛储器来使用的。关于刻槽盆的功能分析还需要进一步的取样分析。本实验为研究中原腹地龙山晚期到夏商周三代的先民的植物性食物结构提供了一批重要的实验依据,同时也为器物功能的研究提供了植物考古学例证。

     

陕西旬邑西头遗址商末周初殉人植物性食物组成分析——来自牙结石中的淀粉粒和植硅体证据

殉人的植物性食物组成分析是了解个体乃至群体生活习性和生活状况的重要基础, 对于殉人的身份辨识及殉葬制度研究具有十分重要的考古学意义。商周时期存在大量墓葬殉人现象, 以往研究多集中在殉人与墓主关系、殉人身份辨识等方面, 对其植物性食物来源的分析十分薄弱。本研究选取陕西旬邑西头遗址M90的37具殉人作为对象, 对其牙齿表面附着牙结石进行淀粉粒和植硅体分析, 并对墓葬中随葬动物骨骼等样品进行¹⁴C年代测定。结果显示, M90年代应为商末周初时期; 发现有粟类植物、小麦族(Triticeae)、块根块茎、食用豆类、坚果类等5类植物淀粉粒, 以及粟稃壳、禾草类稃壳、早熟禾亚科和黍亚科等茎叶植硅体。综合商周时期旬邑地区植物考古的证据, 认为西头遗址殉人的植物性食物结构较为多样, 以当时社会主流的粟(Setaria italica)、黍(Panicum miliaceum)等粟类作物为主, 小麦族植物占比较少, 块根块茎、食用豆类和坚果类植物亦有部分摄入。从淀粉粒的损伤特征和稃壳类植硅体的发现来看, 食物在食用前经过了碾磨或蒸煮等加工处理, 其谷物脱壳水平应较为先进。此外, 殉人在以粟黍为主的主粮摄入上无明显差别, 仅在小麦族植物的食用上有所区别。目前所知商周时期殉人的食谱均以粟黍为主的C₄类植物为主, 但由于殉人与墓主关系及殉人身份等级的差异, 在以小麦族植物为代表的C₃类植物摄入上差异明显, 这种差异性的饮食结构显示了不同时期先民在饮食上的选择偏好, 以及等级差异对古人饮食的影响。本研究首次从植物利用角度对殉人的食谱进行分析, 填补了以往文献、植物大遗存和碳氮稳定同位素分析对古人饮食来源认识的不足, 为商周时期殉葬制度研究提供了新思路。

     

青海喇家遗址齐家文化时期黍粟农业的植硅体证据

齐家文化时期的农业经济状况是学术界关心的问题。喇家遗址是一处具有中心聚落性质的齐家文化遗址, 已有的研究认为喇家遗址齐家文化时期的经济形态是以粟为主的粟黍旱作农业, 但在具体的认识上还存在一些不同看法, 仍需系统的植物考古学研究进一步验证。对喇家遗址土样的植硅体分析结果显示, 齐家文化时期种植的农作物为粟和黍, 而且以黍为主, 没有发现麦类遗存。以黍为主的种植结构可能与所在区4.5ka B.P. 以来气候趋于干冷有关。植硅体和浮选结果在黍粟含量对比上存在差异, 我们对这种差异的产生原因进行了探讨。这一结果为重新认识喇家遗址乃至齐家文化的农业生产状况提供了新的参考资料。     

新疆尼勒克县吉仁台沟口遗址石器功能分析:来自植物微体遗存的证据

新疆地处欧亚大陆中心,自然环境复杂,生业经济形式多样,东西方文化交流频繁,是了解欧亚大陆古代人类活动和文化发展的重要区域。从新石器时代至青铜时代在该区域出土了丰富的石制品,但对其功能的研究较少,尤其是一些中国内地不常见,而与中亚、欧亚草原类型相似的石器。本文对新疆伊犁地区青铜时代吉仁台沟口遗址（82.77°E,43.84°N;3600~3000 cal.a B.P.）出土的具有安德罗诺沃文化特征的长条形石磨盘、石杵和饼形石器的表层残留物进行了淀粉粒和植硅体分析,为这些石器的功能研究提供了直接证据。分析结果显示,石器表面的淀粉粒来自禾本科小麦族（the tribe Triticeae）和某些块根块茎类植物,而石器表面发现的775粒植硅体中,粟类作物稃片植硅体占9%,其他类型的植硅体以早熟禾亚科（Pooideae）型和棒型为主,另在石杵上发现栝楼属（Trichosanthes）植物果皮植硅体及植物组织。结合遗址中大植物遗存证据,研究结果表明：石磨盘曾用于研磨麦类作物种子和某些块根块茎类植物,石杵亦用于麦类作物研磨,但也对粟类作物进行脱壳以及加工栝楼属植物果实。用于分析的饼形石器有两种类型,第一类为打制饼形石器,残留物中的植物遗存显示可能与石磨盘组合用于加工植物的块根块茎;第二类为磨制饼形石器,其表面发现极少量粟类稃片植硅体,推测其可能用于粟类作物脱粒。研究结果为新疆伊犁地区考古遗址出土安德罗诺沃文化石器的功能、农作物加工过程,以及古代社会生计模式的认识提供了依据;石器残留物中块根块茎类淀粉粒以及农作物植硅体的发现,是对已有大植物遗存分析结果的进一步补充。

     

陕西延安觉德遗址两周时期植物资源利用研究

陕北高原作为中原农耕区与内蒙古草原游牧地区的过渡地带,一直以来都是研究历史时期华夷互动关系的重要区域。两周时期是华夏族群主体形成的重要时期,了解这一时期陕北高原先民对植物资源的利用情况,揭示该地区先民的生业经济特征,对理解华夏族群的形成过程有着重要意义。本研究选取陕北高原南部延安地区觉德遗址两周时期33份浮选样品进行分析,共发现15种炭化植物遗存,共计1279粒,其中农作物有粟（Setaria italica）和黍（Panicum miliaceum）,非农作物有狗尾草（Setaria viridis）、藜属（Chenopodium sp.）、地肤（Kochia scoparia）、猪毛菜（Salsola sp.）、虫实（Corispermum sp.）、草木樨（Melilotus officinalis）、胡枝子（Lespedeza sp.）等。该时段农作物包括粟1046粒,占出土植物总数的81.8%（出土概率72.7%）;黍65粒,占出土植物总数的5.1%（出土概率48.5%）,表明觉德遗址两周时期先民从事以粟为主,以黍为辅的旱作农业;此外,觉德先民对非农作物的利用集中于藜科（数量百分比7.7%,出土概率51.5%）和豆科植物（数量百分比2.6%,出土概率24.2%）。觉德遗址出土两周时期农作物与非农作物种子比例为6.6：1,远小于关中盆地东周时期的数据,但高于陕北高原北部的遗址数据,显示出此时该遗址的农业开发范围和农田管理居中的水平。

     

Ovi-caprid dung as an indicator of paleovegetation and paleoclimate in northwestern China

Diverse palynomorphs and phytoliths recovered from coprolites of ovi-caprids (sheep, goat) collected from Yang-Hai Tomb at Xinjiang Province, China, have been used to elucidate the dietary pattern of ancient livestock and to reconstruct the paleovegetation and paleoclimate of this part of northwest China ca. 2500 ¹⁴C yr BP. Palynological and phytolith data suggest that a rich dry temperate vegetation prevailed in the area during the said period. Climatic conditions and grassland vegetation type of the area are explored using phytolith indices.     

大植物遗存反映的龙山时代山西高原的农业活动与区域差异

山西高原是新石器时代末期龙山时代(公元前2900~1800年)具有重要历史地位的区域,研究该区域的史前农业发展状况对于理解其社会复杂化和文明化的经济基础有十分重要的作用。文章利用系统浮选的方法在山西高原的滹沱河上游、蔚汾河流域的考古调查和周家庄遗址的考古发掘过程中提取大植物遗存,获得龙山时期数量众多的以农作物为主的炭化植物种子。在山西高原两处流域的考古调查和周家庄遗址的考古发掘中,共采集、分析浮选样品218份,发现44500余粒炭化植物种子,包括19301粒粟(Setaria italica)、6697粒黍(Panicum miliaceum)、少量水稻遗存(Oryza sativa)以及18456粒杂草种子。出土的大植物遗存显示,山西高原龙山时期的农业经济是以种植粟和黍为主的旱作农业,粟居于主要地位;同时,在山西高原的不同区域农作物结构存在一定的区域差异,在滹沱河上游和蔚汾河流域黍的比例较晋南临汾-运城盆地更高;炭化水稻虽在各个区域均有出土,但在滹沱河上游和蔚汾河流域水稻的比例较晋南临汾-运城盆地要低很多。对山西高原各重要区域考古遗址出土大植物遗存的直接研究,填补了山西高原植物考古工作的空白,对理解山西高原史前社会的经济基础提供了重要的实物资料,为探寻史前人类的农业活动与自然环境、考古学文化之间的关系,深入研究人地关系提供了重要证据。     

浙江浦江上山遗址水稻扇形植硅体所反映的水稻驯化过程

对长江下游最早的新石器时代遗址——上山遗址出土的各类水稻遗存,其性质是野生、驯化或者是处于驯化过程中,一直争议颇多,这也导致了关于水稻驯化开始时间的争执。本文利用植硅体分析对浙江浦江上山遗址南区剖面距今10000年至历史时期的文化层堆积物进行了研究。通过对提取出的水稻扇形植硅体进行形态测量和鱼鳞状纹饰的计数,结果发现,扇形植硅体的形态测量参数——长、宽和 b/a 值（扇形植硅体扇柄长度/扇面长度）,在过去一万年间的变化呈无序状态;具有大于等于9个鱼鳞状纹饰的扇形植硅体,占扇形植硅体总量的比例越来越大,从上山文化早期的34.98%上升到河姆渡文化时期的44.68%,进而达到春秋战国时期的59.18%和唐宋时期的78.72%,反映了水稻漫长的驯化过程。通过与野生稻田扇形植硅体的对比,我们认为,上山文化时期水稻驯化已经开始;通过与现代稻田扇形植硅体的对比,我们认为,唐宋时期水稻扇形植硅体特征已与现代种植水稻扇形植硅体相同。     

碳同位素在史前粟黍鉴定中的应用初探

以甘肃省秦安县和礼县考古遗址中发现的粟和黍为研究对象,对其进行了碳同位素的测定,并开展了碳同位素和形态学鉴定方法的检验。结果表明,粟和黍的碳同位素值是不同的,即使是炭化的考古样品,粟和黍的碳同位素值仍然是有差别的,粟较黍的碳同位素值总体偏正。这一方法可以比较简便地检验形态学鉴定的结果是否正确。如果能够建立不同地区不同时段粟和黍的碳同位素值数据库,将会为粟和黍的鉴别提供依据。     

植硅体形态测量学研究与应用概述

植硅体形态测量学是植硅体研究的重要方向之一,随着学科交叉研究的深入,植硅体形态测量学在植物分类与生态学、环境考古学、全球变化与生态响应等领域得到快速发展。综合已有研究成果表明,长鞍型植硅体形态测量学在日本、中国的竹亚科属一级竹类生态学具有独特的指示作用,而扇型和长鞍型形态测量学在中国西南西双版纳竹亚科木本竹子属一级分类中具有重要的参考价值;稻亚科扇型形态测量学可以有效区分籼稻与粳稻,且扇型鱼鳞状纹饰与颖壳双峰植硅体形态测量学结合可以准确判别亚洲栽培稻与普通野生稻;黍亚科树状表皮长细胞形态测量学被成功运用到区分中国西北黍和粟及其亲缘物种的关系,葫芦科南瓜属刻面球型植硅体形态测量学揭示了野生种、半驯化种和驯化种之间植硅体形态大小及其关系,证实南美洲低地地区早全新世出现的南瓜驯化历史;中国东北不同环境条件下的禾本科羊草、芦苇植硅体形态测量学研究反映了陆生植物对全球变化的生理生态响应,为研究陆地生态系统对全球变化的响应及古环境重建提供了重要参考。