纖維種類與紙齡相關(guān)性研究

劉 暢 李曉岑 王 珊 張小云

(1.北京科技大學(xué)科學(xué)技術(shù)與文明研究中心，北京，100083;2.北京聯(lián)合大學(xué)信息學(xué)院，北京，100101;3.中國文化遺產(chǎn)研究院，北京，100029)

書畫真?zhèn)舞b定一直是書畫收藏和書畫研究的難題。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，民間收藏?zé)崃饔縿?。在旺盛需求和高額利潤的驅(qū)動下，如今書畫市場造假現(xiàn)象十分猖獗，已引起文化界人士的廣泛關(guān)注。書畫市場隨著科技的發(fā)展，造假的手法也是層出不窮。以前書畫作偽的手段主要有摹、臨、仿、造、改、代等，近幾年又出現(xiàn)了水印添墨、電腦刻章、裝裱作舊、偽畫偽跋等科技含量較高的作偽手段。現(xiàn)代印刷、化學(xué)、機(jī)械等技術(shù)的進(jìn)步，間接促進(jìn)了造假行業(yè)的技術(shù)革新，導(dǎo)致一些以往的鑒定手段失效，因此，尋找新的鑒定方法成為當(dāng)務(wù)之急。

書畫作品鑒定有很多方式，自古以來依靠著錄和學(xué)識的經(jīng)驗鑒定一直是主要方法。有學(xué)者認(rèn)為，書畫內(nèi)容的時代風(fēng)格和個人風(fēng)格是鑒定的主要依據(jù)［1］，但這種傳統(tǒng)的目鑒形式需要有書畫鑒定專業(yè)的經(jīng)驗積累。但隨著造假技術(shù)的提高，對于精工的摹本，很難通過目測鑒定。書畫鑒定的最終目的在于判斷書畫作品的真贗，要求做到準(zhǔn)確，即科學(xué)性。楊仁愷著的《中國書畫鑒定學(xué)稿》，曾力圖將中國書畫鑒定專業(yè)由經(jīng)驗積累的層面推向更高的學(xué)科建設(shè)層面。楊仁愷在此書中將書畫鑒定的各種方法概括為“科學(xué)論證”［2］。由此可見，他想讓中國書畫鑒定專業(yè)由“經(jīng)驗+直覺”的層面向“科學(xué)論證”的層面轉(zhuǎn)換與提升［3］。2009年，中國藝術(shù)科技研究所實(shí)施的國家科研項目—— “書畫真?zhèn)慰茖W(xué)鑒定系統(tǒng)”，利用科技手段檢測書畫作品的紙、墨、色、印泥等，并根據(jù)各類書畫材質(zhì)隨時代變遷的歷史痕跡和特征進(jìn)行年代分析［3］。該項目推動了我國書畫鑒定的科學(xué)化進(jìn)程。

本課題在科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，提出一種通過纖維種類分析來確定紙張年代的方法。以我國造紙發(fā)展史與紙張顯微分析兩方面的專業(yè)知識與經(jīng)驗為依據(jù)，選取不同歷史時期的幾種特殊原料，探索從紙張纖維特征推斷紙齡的方法，以期為紙質(zhì)文物鑒定提供參考。

1 文獻(xiàn)綜述

我國兩千多年的造紙技術(shù)史是原料從麻類到樹皮、竹子、稻麥草、木漿等不斷擴(kuò)充、豐富的歷史。造紙原料的發(fā)展是造紙史研究的重要內(nèi)容，很多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，并積累了豐富的資料。例如，孫寶明、李鐘凱編著的《中國造紙植物原料志》［4］;潘吉星著有《中國造紙史話》、《中國造紙史》［5］;王菊華著有《中國古代造紙工程技術(shù)史》［6］;劉仁慶著有《中國古代造紙史話》、《中國古紙譜》;張秉倫等著有《中國傳統(tǒng)工藝全集——造紙與印刷》，中國臺灣地區(qū)學(xué)者陳大川著有《中國造紙術(shù)盛衰史》、《造紙方法的衍變與流傳》、《造紙史周邊》等。

我國傳統(tǒng)手工紙的造紙原料取自植物纖維，植物纖維的種類、性能的分析對紙質(zhì)文物保護(hù)、鑒定提供了重要信息。目前分析方法多采用顯微鏡進(jìn)行觀察。中國制漿造紙研究院對植物纖維顯微特征進(jìn)行了廣泛的采集、整理，由王菊華主編的《中國造紙原料纖維特性及顯微圖譜》［7］(以下簡稱《圖譜》)，詳細(xì)介紹了各種造紙原料纖維的顯微特征及其對紙張性能的影響，是通過纖維特征識別造紙原料的重要參考書。

本課題是在前輩研究的基礎(chǔ)上，通過大量的文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)驗觀察，選取不同時期具有代表性的造紙原料，并對其纖維特征進(jìn)行分析;先從歷史的角度歸納總結(jié)造紙原料的發(fā)展歷程;再轉(zhuǎn)換視角，探討獲得紙樣后如何推測紙齡的方法。

2 實(shí)驗儀器及樣品處理

我國造紙植物原料豐富，1959年出版的《中國造紙植物原料志》就收錄造紙原料350余種［4］。因此，本研究僅選取各個時期的典型原料進(jìn)行分析。實(shí)驗儀器采用XWY-VI型造紙纖維測量儀 (北京倫華科技公司和珠海華倫造紙科技公司聯(lián)合生產(chǎn))，該儀器使用生物顯微鏡觀察纖維樣品，使用數(shù)碼攝像機(jī)把顯微鏡里的圖像信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號輸送到計算機(jī)［8］。實(shí)驗顯微鏡物鏡的放大倍數(shù)為4倍時，顯示器的圖像總放大倍數(shù)約130倍，視野范圍3.4 mm×4.3 mm;顯微鏡物鏡倍數(shù)為10倍時，圖像總放大倍數(shù)約450倍;顯微鏡物鏡倍數(shù)為20倍時，圖像總放大倍數(shù)約為1000倍。

對紙張的纖維形態(tài)進(jìn)行觀察，必須先取樣再制備纖維試片。在紙張破損或邊緣處取面積不小于2 mm×2 mm的樣本。將樣本的纖維分散并用赫氏染色劑染色后制成纖維試片，在顯微鏡下觀察。

3 造紙原料發(fā)展與纖維特征

3.1 漢代造紙原料與特征

造紙術(shù)起源于漢代，關(guān)于造紙術(shù)的起源很多文獻(xiàn)都有記載［9-10］。最初的造紙原料是麻類，有大麻、苧麻等，主要來源于麻頭、舊布、破漁網(wǎng)等。蔡倫造紙所用的原料是樹皮、麻頭、敝布、舊漁網(wǎng)等。

漢代造紙原料主要是麻類。麻纖維的顯著特征是:纖維較長，染色后呈玫瑰紅或棕紅色，有橫節(jié)紋和縱條紋，容易分絲帚化，見圖1。圖1(a)是顯微鏡物鏡倍數(shù)為4倍時麻纖維的形態(tài)圖。由圖1(a)可見，纖維自然端頭少，表明纖維很長，并且有很多分絲。圖1(b)是顯微鏡物鏡倍數(shù)為10倍時麻纖維的形態(tài)圖。由圖1(b)可見，麻纖維容易分絲帚化。

3.2 南北朝時期的造紙原料與特征

南北朝是造紙技術(shù)的發(fā)展時期。這一時期的出土文物表明，西晉時期還是簡、帛、紙并用來記錄文字，而東晉以后便不再出現(xiàn)簡牘文書，幾乎全部使用紙張［6］。紙張的推廣、發(fā)展和使用，有力地促進(jìn)了科學(xué)文化的傳播。 《太平御覽》卷六零五《桓玄偽事》中記載有“以紙代簡”令［11］: “古無紙，故用簡，非主于敬也。今諸用簡者，皆以黃紙代之。”桓玄登基以后，就下令宮中文書廢除竹簡，一律改用黃紙書寫。

圖1 麻纖維形態(tài)圖

隨著對紙張需求的不斷增長，破布、麻袋、麻繩等最初的造紙原料已不能滿足需求。為緩解造紙原料的不足，從這一時期開始不斷開拓新的造紙原料，主要有桑皮、楮皮 (構(gòu)皮)、藤皮［5］。其中浙江剡縣的藤皮紙此時已名揚(yáng)天下。剡縣藤皮紙品質(zhì)高，用于宮中，亦作高級公文紙。由于唐代官府和私人多用藤紙，剡縣的藤類耗盡，這種紙逐漸消亡。草類原料在此期間也有使用但處于起步階段，到唐宋年間用量才增大［6］。因缺少實(shí)物證實(shí)，竹漿紙是否產(chǎn)生在這一時期，學(xué)界還存在爭議。從出土實(shí)物的原料統(tǒng)計，這一時期以麻漿紙為主，桑皮、楮皮紙為輔。

楮皮纖維的顯著特征是:纖維細(xì)長，有橫節(jié)紋，有膠衣;有草酸鈣晶體，呈菱形或方形，見圖2。

桑皮纖維的顯著特征是:橫節(jié)紋，有膠衣;含蠟狀物質(zhì)，蠟狀物質(zhì)與赫氏染色劑作用呈黃色，見圖3。

3.3 隋唐時期的造紙原料與特征

隋唐是造紙術(shù)的黃金時期，表現(xiàn)在原料的擴(kuò)展、工藝的提高、造紙地區(qū)的擴(kuò)大、紙張產(chǎn)量顯著增加等方面。據(jù)潘吉星對該時期古紙的分析化驗，原料有麻料、楮皮、桑皮、藤皮、瑞香皮、木芙蓉皮和竹纖維。在這些原料中，麻料是主要的，但非麻類原料用量比前代有明顯增加［5］。竹漿紙的起源還存在爭議，李約瑟和潘吉星都認(rèn)為竹漿紙起源于唐代，也有學(xué)者認(rèn)為起源于晉代［12-13］。目前所發(fā)現(xiàn)的較早竹漿紙實(shí)物屬于北宋時期。

竹纖維的顯著特征是:纖維染色后呈藍(lán)紫色或黃色，僵直，很少彎曲，部分有縱向條紋;有大導(dǎo)管，導(dǎo)管寬50～150 μm，壁上有網(wǎng)狀紋孔，見圖4。

3.4 宋元明清時期的造紙原料與特征

宋元時期，造紙原料大為擴(kuò)充，加工技法也有創(chuàng)新，突出貢獻(xiàn)是竹漿紙的大量生產(chǎn)。竹漿紙是利用竹子的整個莖稈，經(jīng)一系列復(fù)雜工序處理后制成紙張。草漿紙 (麥草、稻草)也是按竹漿紙原理制造的。竹漿紙產(chǎn)生于唐代，但沒有普及，到宋代才大量使用。從使用植物莖稈的韌皮到利用整個莖稈是造紙術(shù)的一大進(jìn)步，這使得造紙成本大大降低，有利于手工紙的普及。此階段以竹漿紙和皮紙為主，其他造紙原料有麻、麥草、稻草、蘆葦?shù)取?/p>

關(guān)于以稻草為原料造紙的記錄較早見于蘇易簡(958—996年) 《文房四譜》卷四 《紙譜》［14］:“浙人以麥莖、稻稈為之者脆薄焉?！?/p>

以稻草為原料造紙，成本比竹漿紙低，制造過程也較簡單，最初用于造紙不晚于北宋，很可能在唐代已經(jīng)開始［5］。

稻草纖維的顯著特征是:纖維細(xì)短，平均長度不到1 mm，寬度9 μm;纖維壁上有橫節(jié)紋;雜細(xì)胞多，其中，表皮細(xì)胞呈鋸齒狀，鋸齒頭較平，見圖5。

我國用蔗渣造紙，在《清朝續(xù)文獻(xiàn)通考》卷384考11314中有記載:“(江西)上高縣張紳曙初在徐家渡設(shè)造紙廠，以蔗渣造紙。光緒二十九年，由縣詳請獎六品功牌?！保?5］說明最早使用蔗渣造紙的年代為1903年 (光緒29年)。

蔗渣纖維在草類原料中是纖維較長而寬的一種，其顯著特征有:纖維細(xì)胞壁上的螺紋或節(jié)狀加厚都很顯著，并有小孔紋，胞腔較大;薄壁細(xì)胞體積較大，是草類原料中最大的一種;導(dǎo)管紋孔非常明顯，管徑較大;表皮細(xì)胞呈鋸齒形，且鋸齒參差不齊［7］。

麥草纖維顯著特征有:比稻草纖維長而粗;長度1.0～1.5 mm，寬度13 μm;有鋸齒表皮細(xì)胞，鋸齒參差不齊，見圖6。

這一時期，中國傳統(tǒng)手工紙的典型代表是宣紙。宣紙是明清時產(chǎn)于安徽涇縣的青檀皮紙，它的標(biāo)志是以青檀皮和稻草為主要原料。涇縣宣紙1915年曾獲得巴拿馬萬國博覽會的“金獎”。宣紙從何時開始使用青檀皮為原料這一問題長久以來，眾說不一，主要是缺乏充足的論據(jù)和科學(xué)分析。劉仁慶認(rèn)為很可能在中唐時期宣紙原料已經(jīng)使用青檀皮［16］;《中國造紙技術(shù)簡史》中主張是清代才開始采用青檀皮并配以草漿制成宣紙［17］。青檀皮宣紙的起源問題，還需實(shí)物確證。但自唐及清，一定是經(jīng)過若干代造紙工匠們的努力，總結(jié)韌皮纖維造紙技術(shù)，不斷進(jìn)行革新發(fā)展而成的。

青檀皮纖維的顯著特征有:纖維染色后顏色與麻類似，多呈帶紅的紫色至帶藍(lán)的紫色;纖維壁上有稀疏的橫節(jié)紋，細(xì)胞腔明顯;纖維兩端鈍尖，也有分歧或球狀的端部，見圖7和圖8。

3.5 近現(xiàn)代造紙原料與特征

1853年Charles Watt和Henry Busgl發(fā)明木漿之后，木材成為造紙工業(yè)的主要原料。木材有針葉木和闊葉木之分。針葉木樹葉細(xì)長如針狀，以松、杉類為主，材質(zhì)較松軟，也稱為軟木。闊葉木樹葉形狀多呈心臟形、圓形或多角形，材質(zhì)較硬，故也稱硬木。

針葉木纖維的顯著特征是:早材紋孔多，晚材紋孔少，無導(dǎo)管，見圖9。闊葉木纖維的顯著特征是:細(xì)而短，紋孔稀少或無紋孔;有導(dǎo)管分子，導(dǎo)管形態(tài)是區(qū)分闊葉木種類的重要依據(jù)，多有舌狀尾，見圖10。

由于我國森林資源貧乏，非木材纖維在造紙原料中占有重要的地位［18］，例如主要用于機(jī)制紙生產(chǎn)的龍須草。龍須草的特點(diǎn)是不生節(jié)、纖維長、色澤乳白，是制造膠版印刷紙、靜電復(fù)印紙、鈔票紙的優(yōu)質(zhì)原料。中國在20世紀(jì)50年代對龍須草造紙開展了大規(guī)模的研究，使用龍須草不僅可用于生產(chǎn)機(jī)制紙也可用于生產(chǎn)手工紙［19-20］。

龍須草纖維的顯著特征是:纖維細(xì)長，有鋸齒狀表皮細(xì)胞，鋸齒頭鈍尖，見圖11。

以上對我國造紙原料的發(fā)展史進(jìn)行了梳理，從麻發(fā)展到植物韌皮纖維，從植物韌皮纖維到植物莖稈纖維，再到現(xiàn)代木漿，可見造紙原料種類在不斷地增多。表1對歷代造紙原料的發(fā)展進(jìn)行了匯總。

表1 我國造紙原料發(fā)展表

4 纖維特征與紙齡關(guān)系

從歷史的角度看造紙原料發(fā)展，可得到某一時期與原料的對應(yīng)表。根據(jù)原料發(fā)展史很難正面推斷出造紙年代，但卻可以找出該原料不可能出現(xiàn)的年代。例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)紙樣中含有針葉木纖維或闊葉木纖維或龍須草纖維時，即可明確地推斷出紙樣應(yīng)屬于近現(xiàn)代紙。如果聲稱為早期文物，一定是贗品，此時纖維種類將會是有利的證據(jù)。因此，從原料種類推斷紙齡，從而鑒別文物真?zhèn)问且环N有效的鑒別方法。麻料與韌皮纖維使用時間很長，不易作為年代的判定參數(shù)。唐代以后新增的原料，具有較高的參考價值。表2是整理出的纖維特征、原料種類與年代的關(guān)系。表2中所列的使用年代不夠精確也有很多空缺，作為新方法的探索，希望能夠提供有價值的參考。失準(zhǔn)或空缺內(nèi)容，望專家、同仁指正補(bǔ)遺。

表2 紙張生產(chǎn)年代確定表

據(jù)此設(shè)計了紙樣年代的分析流程，如圖12所示。首先需要對未知紙樣采樣觀察，根據(jù)纖維特征判斷原料種類，再由原料種類推斷紙齡。

5 結(jié)語

本課題依據(jù)中國造紙發(fā)展史與原料顯微分析兩方面的知識，從歷史的角度總結(jié)歸納出造紙原料的發(fā)展歷程。選取不同時期具有代表性的原料纖維進(jìn)行了分析，獲得原料的纖維特征。在文獻(xiàn)調(diào)研與實(shí)驗分析的基礎(chǔ)上，建立了纖維特征、原料種類和紙齡的關(guān)系，并初步提出紙齡推斷的方法。該方法依據(jù)造紙的歷史發(fā)展情況，借助科學(xué)分析手段，具有一定的可靠性和科學(xué)性，可為紙質(zhì)文物鑒定提供參考。

致謝:中國制漿造紙研究院王菊華高工在紙張纖維特征分析中給予了指導(dǎo)和幫助，筆者表示衷心感謝!

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