陜西富縣畔上遺址浮選植物遺存結(jié)果初步分析*

劉 洋 生膨菲 張鵬程 尚 雪

（1. 中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所脊椎動(dòng)物演化與人類起源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)人文學(xué)院考古學(xué)與人類學(xué)系；3.陜西省考古研究院）

渭北高原位于關(guān)中盆地和陜北高原的過(guò)渡地帶[1]，包括延安、銅川、寶雞、咸陽(yáng)、渭南五市，包含白水、富縣等25個(gè)縣（區(qū)），總面積達(dá)4.04萬(wàn)平方公里[2]。該地區(qū)歷史上處于草原文化與農(nóng)業(yè)文化的過(guò)渡區(qū)，是研究黃土高原地區(qū)農(nóng)業(yè)傳播與發(fā)展的重要區(qū)域。

根據(jù)現(xiàn)有陜西地區(qū)仰韶時(shí)期考古學(xué)文化資料，渭北高原南部的白水河流域仰韶文化時(shí)期最早年代在半坡文化東莊類型，后經(jīng)歷廟底溝文化、仰韶文化晚期、廟底溝二期[5-7]。目前渭北高原北部地區(qū)新石器時(shí)代考古學(xué)研究多為考古調(diào)查，仍缺乏系統(tǒng)性的研究資料[8]。畔上遺址的調(diào)查和發(fā)掘填補(bǔ)了渭北高原地區(qū)仰韶文化早期的考古學(xué)文化空白，使我們初步認(rèn)識(shí)了該區(qū)域的考古學(xué)文化面貌。

同時(shí)，現(xiàn)有陜西地區(qū)植物考古研究也主要集中于關(guān)中盆地、陜北地區(qū)與渭北高原南部地區(qū)的白水河流域，對(duì)渭北高原北部地區(qū)史前旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展與人地關(guān)系等的研究相對(duì)較少[9]，使我們對(duì)該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的歷時(shí)性變化與區(qū)域性特征缺乏了解。本文對(duì)畔上遺址浮選出土植物種子進(jìn)行研究，提供了延安地區(qū)半坡文化時(shí)期人類農(nóng)業(yè)活動(dòng)的直接證據(jù)，另外對(duì)半坡文化東莊類型和廟底溝二期兩個(gè)轉(zhuǎn)型階段[5、10]的研究為考察該地區(qū)長(zhǎng)時(shí)段的農(nóng)業(yè)活動(dòng)特征與人地關(guān)系 提供了條件。

作為中國(guó)北方地區(qū)旱作農(nóng)業(yè)起源與發(fā)展的核心作物[11-13]粟、黍種植的傳播、發(fā)展歷程與特征變化始終是考古研究的熱點(diǎn)。粟黍比例是認(rèn)識(shí)史前旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展傳播的歷時(shí)性和區(qū)域性特征的重要參考指標(biāo)[14-15]，近年來(lái)，利用大植物遺存進(jìn)行粟黍比例的研究為考察黃土高原不同地區(qū)旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展、人地關(guān)系以及人類應(yīng)對(duì)全新世氣候變化等問(wèn)題提供了重要基礎(chǔ)[16-18]。

本研究將高精度年代數(shù)據(jù)與大植物遺存研究相結(jié)合提供了仰韶文化、廟底溝二期、戰(zhàn)國(guó)晚期等連續(xù)文化階段的農(nóng)業(yè)活動(dòng)證據(jù)，嘗試建立畔上遺址新石器時(shí)代農(nóng)業(yè)發(fā)展序列，并通過(guò)與渭北高原南部的白水河流域地區(qū)、關(guān)中盆地和陜北地區(qū)的粟黍比例差異進(jìn)行對(duì)比，以期更好的了解該地先民的農(nóng)業(yè)活動(dòng)特征。

一、研究區(qū)域

陜西省延安市富縣海拔約687～846米，地質(zhì)構(gòu)造屬華山北麓臺(tái)鄂爾多斯地臺(tái)一部分，處在溫暖帶北部落葉櫟林亞地帶，年平均氣溫7～9℃，年日照時(shí)數(shù)2032-2428h，無(wú)霜期平均為130d，年降水量500-600mm[19-20]，屬暖溫帶半干旱氣候。

畔上遺址（109.19°E，36.08°N）又名任家臺(tái)遺址（圖一），是目前延安地區(qū)系統(tǒng)發(fā)掘的一處新石器時(shí)代遺址，位于延安市富縣茶坊鎮(zhèn)畔上村的南山坡八十畝臺(tái)，北鄰黃延高速，向北隔河與廟臺(tái)相望，東鄰北塬、西鄰秦家溝、南靠劉家塬。

陜西省考古研究院于2016年4月起對(duì)富縣畔上遺址進(jìn)行考古發(fā)掘工作，發(fā)掘面積405平方米。遺址堆積深厚，發(fā)掘深度普遍達(dá)6米以上，發(fā)現(xiàn)有半坡文化（H6、H8、G4等單位）、廟底溝二期文化（H7、H9、H11、H12、G2、G3等單位）、戰(zhàn)國(guó)晚期（H1～5、M1、G1等單位）、西漢早期堆積層。本次共發(fā)現(xiàn)灰坑18個(gè)、墓葬1座、溝4條，發(fā)掘所獲得重要遺存有半坡文化早期半坡類型的H8和東莊類型的H6、半坡文化晚期的G4、廟底溝二期文化時(shí)期G2。在發(fā)掘之余，還對(duì)周邊區(qū)域進(jìn)行了考古學(xué)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有廟底溝文化、仰韶晚期、龍山文化晚期和西周、戰(zhàn)國(guó)等時(shí)期遺存。

二、材料與方法

畔上遺址浮選樣品共采集 34份土樣（表一），總計(jì)約 366L（表二），采用“針對(duì)性采樣法”[21]，根據(jù)遺跡單位各層采集各時(shí)期灰坑樣品 13個(gè)、壕溝樣品 14個(gè)、墓葬樣品 1個(gè)、房址樣品2個(gè)、地層樣品4個(gè)，以灰坑和壕溝為主。共統(tǒng)計(jì)17個(gè)遺跡單位的植物遺存資料，包括10個(gè)灰坑、1個(gè)灰溝（6層）、1個(gè)墓葬、4個(gè)地層（表三）。

表一 浮選樣品采集數(shù)量表

表二 浮選樣品重量

表三 遺跡單位數(shù)量表

浮選工作在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行，使用小水桶法，陰干后送交中國(guó)科學(xué)院大學(xué)考古學(xué)與人類學(xué)系進(jìn)行鑒定與統(tǒng)計(jì)分析。在實(shí)驗(yàn)室階段，我們使用篩網(wǎng)網(wǎng)眼直徑為1mm和0.5mm的篩子篩分炭化種子，并在Nikon SMZ1000體式顯微鏡下進(jìn)行種子挑選、鑒定，并在6倍物鏡下拍攝浮選所得重要種子種屬照片。鑒定依據(jù)現(xiàn)代標(biāo)本及相關(guān)圖鑒。同時(shí)，我們將四個(gè)文化類型各選取典型遺跡中的5顆炭化黍種子送交美國(guó)貝塔分析實(shí)驗(yàn)室（Beta Analytic Inc.）進(jìn)行加速器質(zhì)譜（AMS-14C）年代測(cè)試。

未經(jīng)校正的粟黍絕對(duì)數(shù)量統(tǒng)計(jì)可能會(huì)高估粟在史前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的比重[14]，為解決這一問(wèn)題，張健平、周新郢等學(xué)者通過(guò)現(xiàn)代粟黍作物的重量作為換算因子提出了校正方法[22-23]。在此基礎(chǔ)上，生膨菲結(jié)合民族學(xué)研究，通過(guò)現(xiàn)代粟、黍的千粒體積計(jì)算考古遺址出土粟、黍的體積百分比及粟黍體積比進(jìn)行校正[24]。本研究嘗試直接使用出土炭化粟、黍種子的千粒體積計(jì)算粟、黍體積百分比及粟黍體積比，進(jìn)行校正。具體操作如下：

將古代炭化粟和黍（來(lái)自陜西白水北山頭遺址）分別計(jì)算單位體積（1ml）的粒數(shù)，重復(fù)10次取平均值，記錄數(shù)據(jù)（表四）。據(jù)此，則古代粟、黍千粒體積估計(jì)值分別為1.16ml和3.18ml。

粟、黍的體積百分比及粟黍體積比的計(jì)算公式如下[24]：

根據(jù)地層疊壓打破關(guān)系與出土遺物分析，畔上遺址的文化堆積大致可分為四個(gè)時(shí)期，即半坡文化半坡類型、半坡文化東莊類型、廟底溝二期和戰(zhàn)國(guó)晚期。經(jīng)碳十四測(cè)年，其絕對(duì)年代區(qū)間為6220-2337 cal BP（圖二，表五）。其中，廟底溝二期的炭化植物樣品數(shù)量最多，其次為半坡文化（圖三）。

表四 古代粟和黍單位體積（2ml）粒數(shù)統(tǒng)計(jì)表

二、研究結(jié)果

畔上遺址浮選發(fā)現(xiàn) 10種、共計(jì) 1374粒的炭化植物種子（圖四，表六），主要為農(nóng)作物和伴生雜草，也有少量特征不明確或因殘損而失去鑒定特征的未知種屬植物種子。通過(guò)鑒定分析，我們認(rèn)為畔上遺址的糧食作物為粟（Setaria italica）和黍（Panicum miliaceum）兩種，共計(jì)1251粒，占浮選植物種子總數(shù)的91.05%，處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；非農(nóng)作物主要為狗尾草（Setaria viridis）、繁縷（Stellaria media）、酸模葉寥（Polygonum lapathifolium）、泰亞科（Panicoideae）、藜科（Chenopodiaceae）、莧科（Amaranthtaceae）、豆科（Leguminosae）、禾本科（Poaceae）等植物，共計(jì)123粒，多為伴人的農(nóng)田雜草，占浮選植物種子總數(shù)的8.95%。各時(shí)期炭化植物種子絕對(duì)數(shù)量百分比（圖五）。

四、討論

渭北高原作為關(guān)中盆地與陜北高原交流的中間站，是史前旱作農(nóng)業(yè)自關(guān)中向北部擴(kuò)散的必經(jīng)之路。對(duì)渭北高原地區(qū)遺址出土農(nóng)作物大植物遺存的研究可為了解旱作農(nóng)業(yè)的傳播和發(fā)展及其與環(huán)境變化之間的關(guān)系提供依據(jù)。畔上遺址提供了渭北高原北部地區(qū)長(zhǎng)時(shí)段人類農(nóng)業(yè)活動(dòng)的植物考古資料，是目前旱作農(nóng)業(yè)傳播至渭北高原地區(qū)的最早證據(jù)，對(duì)補(bǔ)充該地區(qū)考古學(xué)文化及農(nóng)業(yè)的發(fā)展有重要意義。

1.全新世中期畔上遺址農(nóng)業(yè)特征分析畔上遺址炭化植物種子出土密度為3.75粒/升，總體密度相對(duì)較低[25]。其中，通過(guò)對(duì)不同遺跡中炭化植物種子出土密度的分析，灰坑和灰溝不僅在樣品采集數(shù)量（13和14個(gè)）、重量（137和152升）、出土炭化種子數(shù)量（327和996粒）上占據(jù)較高比重，炭化種子出土密度也相對(duì)較高，達(dá)到2.39和6.55粒/升，超過(guò)墓葬、房址等遺跡單位的種子出土密度，與考古學(xué)認(rèn)識(shí)相符。粟黍農(nóng)作物種子的出土概率遠(yuǎn)超過(guò)其他植物種子（圖六，表七），符合遺址中保存更多與人類關(guān)系更密切的植物種子[26]。

表五 畔上遺址加速器質(zhì)譜（AMS-14C）年代測(cè)試結(jié)果

表六 畔上遺址出土炭化植物種子數(shù)量與比例統(tǒng)計(jì)

浮選出土的非農(nóng)作物主要為黍亞科、藜科、莧科、豆科、禾本科雜草、狗尾草、繁縷和酸模葉寥，現(xiàn)多為旱田雜草[27]，體現(xiàn)了半干旱的環(huán)境背景。富縣剖面的孢粉研究顯示[28]，該地植被類型可能在全新世早中期類似于干草原型的蒿類—草甸草原，氣候條件比現(xiàn)代更為溫暖濕潤(rùn)，并在全新世晚期出現(xiàn)“伴人植物”。由此可以推測(cè)，此時(shí)期氣候適宜農(nóng)業(yè)發(fā)展，這些雜草隨粟黍收割而進(jìn)入遺址中，側(cè)面印證了農(nóng)業(yè)活動(dòng)的存在。

2. 渭北高原地區(qū)旱作農(nóng)業(yè)模式變化特征

全新世以來(lái)，伴隨著人類農(nóng)業(yè)活動(dòng)與文化的發(fā)展，先民逐漸通過(guò)生物生態(tài)適應(yīng)和文化生態(tài)適應(yīng)[29]來(lái)應(yīng)對(duì)自然環(huán)境的變化[30-32]。根據(jù)浮選出土大植物遺存，本研究揭示畔上先民自半坡文化至戰(zhàn)國(guó)時(shí)期（6200-2300 cal BP）始終以粟黍?yàn)橹饕Z食作物，但經(jīng)歷了一個(gè)長(zhǎng)期以黍?yàn)橹飨蛩诘睦迷龆嗟霓r(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的歷史過(guò)程。7.0-6.0 ka BP是溫暖濕潤(rùn)的全新世大暖期氣候的持續(xù)階段，氣溫顯著高于現(xiàn)今，是陜西黃土高原各地區(qū)古文化持續(xù)發(fā)展與農(nóng)業(yè)向北擴(kuò)散的環(huán)境基礎(chǔ)[43]。仰韶文化早期（6.2-6.1 ka BP），渭北高原北部地區(qū)的畔上遺址以黍?yàn)橹鳌０肫挛幕瘱|莊類型時(shí)期（6.1-5.9 ka BP），畔上遺址仍以黍?yàn)橹鳎诘谋壤残》摺?.5-5.0 ka BP前后氣溫和降水量開(kāi)始下降，在4.0 ka BP前后，中國(guó)氣候出現(xiàn)一次較強(qiáng)的先變冷繼而干旱的突變，氣候最適期結(jié)束[41-45]。廟底溝二期（4.8-4.2 ka BP），畔上遺址先民對(duì)粟的利用明顯增多，實(shí)現(xiàn)了第一次農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。至戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，粟黍體積比又有了緩慢下滑，黍又一次占據(jù)了畔上遺址農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要地位（圖七）。

黍是中國(guó)最早被馴化旱作農(nóng)作物[13，33]，相對(duì)粟而言具有更好的抗旱性、抗病性，同時(shí)對(duì)田間管理的需求少；粟產(chǎn)量更高，水分利用效率高，需水量較大[15]。受旱后，粟的產(chǎn)量明顯下降，且低于黍[3]。畔上先民在不同時(shí)期對(duì)粟黍的選擇差異，體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與自然環(huán)境的互動(dòng)關(guān)系[11、22、34]。

由于水熱條件的差異，渭北高原南部的白水河流域地區(qū)與北部的畔上遺址在對(duì)粟和黍的利用上存在歷時(shí)性和區(qū)域性差異。我們利用陜西黃土高原地區(qū)現(xiàn)有大植物遺存浮選資料，根據(jù)校正公式計(jì)算出各遺址粟黍體積比（表八），并將各遺址分為陜北地區(qū)、渭北高原北部地區(qū)、渭北高原南部白水河流域、關(guān)中盆地四個(gè)區(qū)域，將關(guān)中盆地、陜北地區(qū)粟黍體積比數(shù)據(jù)作為對(duì)照組。我們計(jì)算出各區(qū)域粟黍體積比的平均值，繪制各區(qū)域粟黍體積比年代變化曲線（圖八b），粟黍體積比以1.0為界，可以體現(xiàn)出先民利用粟或黍的傾向，嘗試對(duì)渭北高原南部與北部地區(qū)的粟黍利用進(jìn)行初步探討。同時(shí)，我們將富縣剖面全新世中期樹(shù)與灌木孢粉百分比含量變化曲線及全新世中期關(guān)中盆地夏季降水量的變化曲線作為環(huán)境指標(biāo)參考線進(jìn)行對(duì)照研究（圖八a）。

表七 畔上遺址不同遺跡炭化植物遺存出土密度

表八 陜北地區(qū)、滑北高原北部地區(qū)、白水河流域、關(guān)中盆地各遺址粟黍體積比

渭北高原南部白水河流域地區(qū)在仰韶文化早期粟黍比重持平。仰韶文化晚期，該地區(qū)粟的比例明顯提升，出現(xiàn)了明顯的粟黍結(jié)構(gòu)變化。在廟底溝二期，渭北高原南部地區(qū)各遺址先民雖然仍以粟為主要農(nóng)作物，但比例大幅下降。在氣候改變的環(huán)境背景下，關(guān)中盆地在廟底溝二期出現(xiàn)了一定程度的文化衰落現(xiàn)象[46]，與關(guān)中盆地地理位置接近、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)相似的渭北高原南部地區(qū)可能也受到一些文化衰落的影響。渭北高原南部地區(qū)的先民選擇了更易生產(chǎn)的黍，減少了對(duì)粟的種植。直至龍山時(shí)期，該地區(qū)的先民仍以粟為主要農(nóng)作物，且比例急劇上升。龍山時(shí)期以后，該地區(qū)粟黍體積比下降，但農(nóng)業(yè)機(jī)構(gòu)仍以粟為主。

粟黍體積比年代變化曲線顯示，位于渭北高原北部地區(qū)的畔上遺址，其旱作農(nóng)業(yè)模式與陜北地區(qū)更為相似，黍在全新世中期始終處于比較重要的位置。陜北地區(qū)現(xiàn)有仰韶文化階段遺址大多屬于仰韶文化晚期[4]，畔上遺址的發(fā)現(xiàn)可以補(bǔ)充北部地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。而位于渭北高原南部白水河流域各遺址的旱作農(nóng)業(yè)模式更傾向于關(guān)中盆地，自仰韶文化始粟的利用始終多于黍。考古學(xué)文化上是否也具備這樣的相似性，仍有待進(jìn)一步研究。總體而言，渭北高原北部粟黍體積比低于南部地區(qū)（圖八）。環(huán)境對(duì)照曲線與全新世中期渭北高原地區(qū)粟黍比的變化曲線基本擬合。渭北高原北部地區(qū)位于半濕潤(rùn)與半干旱地區(qū)的交界地帶，比南部地區(qū)降水量低，環(huán)境相對(duì)干旱。據(jù)此推測(cè)，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化與環(huán)境變化息息相關(guān)，粟黍體積比年代變化曲線可在一定程度上反映環(huán)境變化趨勢(shì)。

五、結(jié)論

本次研究通過(guò)分析出土炭化植物遺存及14C測(cè)年資料，初步建立了畔上遺址農(nóng)業(yè)活動(dòng)年代框架。研究結(jié)果表明，畔上遺址先民在仰韶文化早期就開(kāi)始了以粟黍?yàn)橹鞯暮底鬓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，并持續(xù)到戰(zhàn)國(guó)晚期。通過(guò)分析畔上遺址長(zhǎng)時(shí)期連續(xù)農(nóng)業(yè)活動(dòng)，我們了解到渭北高原北部地區(qū)的農(nóng)業(yè)特征自仰韶時(shí)期以黍?yàn)橹饕r(nóng)作物，在廟底溝二期粟的比例增加，出現(xiàn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)比渭北高原南部地區(qū)已有的植物考古研究材料，全新世中期渭北高原地區(qū)南北部粟黍比例變化體現(xiàn)了區(qū)域性特征與歷時(shí)性變化，旱作農(nóng)業(yè)自南向北傳播，展現(xiàn)了先民與自然環(huán)境長(zhǎng)期互動(dòng)的歷史過(guò)程。其中，全新世中期，渭北高原北部地區(qū)類似陜北地區(qū)，均為以黍?yàn)橹黧w的旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展模式；渭北高原南部與關(guān)中盆地類似，與黍相比，先民對(duì)粟的利用更多。本研究突出體現(xiàn)了黃土高原不同地區(qū)先民通過(guò)調(diào)整作物組合來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境適應(yīng)的生存策略。

致謝：感謝陜西省考古研究院給予的樣品支持，感謝中國(guó)科學(xué)院大學(xué)考古學(xué)與人類學(xué)系蔣洪恩教授在種子樣品鑒定方面給予的熱心指導(dǎo)與幫助！

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