西藏阿里曲踏墓地及加嘎子墓地可見殘留物的科技分析*

任 萌 楊益民 仝 濤 李林輝 赤列次仁 吳 妍

（1.故宮博物院；2.中國科學(xué)院大學(xué)考古學(xué)與人類學(xué)系；3.中國社會科學(xué)院考古研究所；4.西藏自治區(qū)文物保護(hù)研究所；5.中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所）

2012～2015年，中國社會科學(xué)院考古研究所與西藏自治區(qū)文物保護(hù)研究所合作對西藏阿里地區(qū)札達(dá)縣曲踏墓地進(jìn)行了考古調(diào)查和發(fā)掘，并于2015年5～8月對噶爾縣加嘎子墓地等遺址進(jìn)行了調(diào)查。曲踏墓地位于札達(dá)縣城西0.5～1.5公里，此墓地可分為三個區(qū)，呈品字形分布，相互間距約1公里。曲踏墓地I區(qū)的年代為距今2000～1800年，Ⅱ區(qū)為距今2250～2150年，時代較早[1]。出土遺物中發(fā)現(xiàn)較多的草編器（約38件），出土于棺內(nèi)外及墓室壁龕內(nèi)，而且其內(nèi)普遍盛裝草屑狀殘渣，其外觀形態(tài)類似農(nóng)作物秸稈，來源與用途尚不清楚。加嘎子墓地位于曲龍村的北部牧區(qū)，海拔高4600米，發(fā)現(xiàn)至少3座豎穴土坑石室墓，有箱式墓棺，有的墓葬為多棺合葬，其形制和隨葬器物與故如甲木墓地非常相似，應(yīng)該同屬于漢晉時期，而且在該墓地發(fā)現(xiàn)了一塊保存較好的炭化食物遺存，這在阿里地區(qū)以往的發(fā)掘中較為罕見。本工作即對加嘎子墓地出土的食物遺存及曲踏II區(qū)的部分草屑狀殘留物進(jìn)行綜合測試，分析其成分與來源，為考察該遺址的文化內(nèi)涵提供更多信息。

一、樣品概述

1.曲踏Ⅱ區(qū)草屑狀“秸稈”

本次研究選取了3個草屑狀“秸稈”樣品用于分析測試，分別編號為QT-JG-1、QT-JG-2及QT-JG-3（圖一）。其中QT-JG-1出土于2014M3-(1)左壁龕草編器內(nèi)，QT-JG-2出土于2015M1-(3)棺北側(cè)，QT-JG-3出土于2015M1草編器，且2015M1墓室內(nèi)隨葬大量青稞種子。

2.加嘎子墓地2015M1食物遺存

該樣品由當(dāng)?shù)卮迕癫杉?4C測年顯示其墓葬年代為公元300年前后，同時出土有絲綢及其他隨葬品（圖二）。

圖一 曲踏墓地Ⅱ區(qū)“秸稈”狀樣品

圖二 加嘎子墓地2015M1出土的食物遺存

二、分析方法及測試條件

為獲取較為全面的信息，使用多種分析方法對這些樣品進(jìn)行了檢測，所用儀器及測試條件如下：

1.紅外光譜分析（FTIR）：Thermo公司Nicolet Nexus-6700型傅立葉紅外光譜儀，ATR附件。樣品和背景掃描次數(shù)32次；分辨率4cm-1；波數(shù)范圍4000～400cm-1。

2.顯微CT：上海光源（SSRF）X射線成像實(shí)驗(yàn)站（BL13W），能量18KeV，CCD探測器空間分辨率9mm。

3.淀粉粒分析：取樣品新鮮斷面的少量粉末，置于1.5ML的離心管中，向離心管中加入1ML去離子水，浸泡24小時，充分振蕩離心管中的懸濁液體，用移液器吸出少許置于載玻片上并晾干，滴50:50甘油/水溶液，攪拌均勻后加蓋玻片；于200倍光學(xué)顯微鏡下尋找淀粉粒，并轉(zhuǎn)至500倍下進(jìn)行觀察并拍照。

4.植硅體分析：樣品中植硅體的提取采用干灰化法[2]，取新鮮斷面的少量粉末置于小坩堝中，500°C加熱8小時；取少量處理后的樣品于載玻片上，用加拿大樹脂固定、制片，置于500倍光學(xué)顯微鏡下觀察并拍照、測量。

5. C、N穩(wěn)定同位素分析：將樣品置于試管中，加入10ML 0.5M HCl，直至反應(yīng)完全，用去離子水沖洗三遍，冷凍干燥后研磨成粉末，用于C、N穩(wěn)定同位素測試；測試儀器為配備有Elementar Vario-Isoprime100型穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀，C、N穩(wěn)定同位素比值分別以δ13C (相對V-PDB)和δ15N（相對AIR）表示，分析精度分別為±0.1‰和±0.2‰。

6.蛋白組學(xué)分析：取少量樣品，用研缽磨細(xì)后稱取約20mg，加入100μLTris-HC（lpH=8.0）緩沖液，再分別加入十二烷基硫酸鈉（SDS，10%），溴酚藍(lán)（0.0025%）和二硫蘇糖醇（DTT，10mM），在旋渦器上振蕩混勻，超聲振蕩3次，每次15分鐘；之后于56°C水浴1小時；再次超聲振蕩15分鐘后以12000轉(zhuǎn)高速離心15分鐘。取45ML上述離心后的上清液于離心管內(nèi)，加入5ML甘油，95°C水浴中加熱5分鐘，冷卻至室溫，用于SDS-PAGE電泳（聚丙烯酰氨凝膠電泳）；單個泳道上樣量為25ML，電壓設(shè)定為200V，待樣品在分離膠上遷移3～4cm左右后關(guān)閉電源；電泳結(jié)束后將膠板移至培養(yǎng)皿中，加入考馬斯亮藍(lán)R-250染色液（0.25%考馬斯藍(lán)，50%乙醇，10%乙酸）染色，染色液沒過膠板，在微波爐中低熱30秒，用搖床慢搖10分鐘左右；染色結(jié)束后，倒出染色液，用清水反復(fù)洗凈后，加入脫色液（25%乙醇，8%乙酸），在搖床脫色過夜，得到樣品的電泳凝膠。將提取到蛋白質(zhì)的制備膠切成1mm3左右的小塊，加入脫色液（50%乙腈/ 25mM NH4HCO3）進(jìn)行脫色，離心吸取上清；加入100%乙腈，渦旋，離心吸取上清并充分晾干，再加入50mM IAA/25mM NH4HCO3于黑暗室溫條件下烷基化30分鐘，離心吸取液體；用25mM NH4HCO3緩沖液洗兩次；加入100%乙腈，渦旋，離心吸取上清并充分晾干，然后加入含胰蛋白酶濃度為12.5ng/ML的25mM NH4HCO3覆蓋膠粒溶脹，微波爐高火1分鐘；再加入100%乙腈提取，將提取液裝入新的離心管中，抽干，重新溶解于1%甲酸，用于LC/MS/MS分析。產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)用MASCOT和PEAKS軟件在NCBInr數(shù)據(jù)庫中檢索。

圖四 曲踏墓地2014M3-(1)植硅體

三、分析結(jié)果

1.曲踏II區(qū)草屑狀殘渣樣品分析結(jié)果

本次考古發(fā)掘出土的這類草屑狀殘渣樣品外觀形態(tài)類似農(nóng)作物秸稈，普遍放置于草編器中。大部分的草編器已殘朽，我們對其中一個草編器殘片進(jìn)行了分析，結(jié)果見(圖三、四)。該樣品的顯微形態(tài)及植硅體特征指示其應(yīng)該是蘆葦（Phragmites australis），可見這類器物是用葦草編織而成。

植物的不同部位會產(chǎn)生不同的植硅體形態(tài)，小麥和大麥莖桿表皮由長細(xì)胞、短細(xì)胞和氣孔組成，長細(xì)胞通常較窄（約5～10微米），側(cè)壁光滑或稍微彎曲；短細(xì)胞為圓角立方體，或橢圓形；沒有乳突，通常是無色或棕色[3]。谷物的殼則包括穎片、外稃和內(nèi)稃，它們的植硅體形態(tài)具有屬甚至種一級的鑒定特征，麥類作物植硅體形態(tài)主要包括乳突（papilla phytoliths）、毛基上有一圈乳突的毛細(xì)胞植硅體（trichome base phytoliths）和樹枝狀植硅體（dendriform phytoliths）等。曲踏墓地出土的3個草屑?xì)堅鼧悠分芯写罅縼碜喳滎愶⑶o桿的植硅體（圖五、六），以及刺棒型、平滑棒型、方型、尖型、帽型等植物莖葉組織中常見的類型[4]；此外，在這些樣品中還觀察了部分呈鋸齒狀的植硅體（圖四，f；圖五，d）；有學(xué)者通過模擬試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這一切割形態(tài)的植物殘體通常是由鐮刀等農(nóng)具產(chǎn)生[5]，據(jù)此推測其為谷茬、秸稈等作物加工殘余。

已有研究表明，不同麥類作物植硅體的乳突直徑與其乳突基部凹點(diǎn)的個數(shù)不同，可據(jù)此將其區(qū)分[6]?；诖?，對樣品中的乳突植硅體進(jìn)行了統(tǒng)計測量，測量結(jié)果見（表一）。結(jié)果顯示這三個樣品中乳突狀植硅體的特征基本一致，乳突直徑較?。s12～20微米）、凹點(diǎn)數(shù)量變化較小（約7～9個），符合大麥的特征。結(jié)合該遺址年代、地理位置及其出土大植物遺存等情況，推斷其為大麥（包括青稞和皮大麥）的秸稈、糠麩，且青稞（Hordeum vulgarevar.coelesteL）的可能性較大。

圖五 曲踏墓地2015M1-(3)棺北側(cè)樣品中的植硅體（QT-JG-2）

圖六 曲踏墓地2015M1草編器樣品中的植硅體（QT-JG-3）

圖七 加嘎子墓地2015M1食物遺存顯微照片

2.加嘎子墓地2015M1墓出土“食物殘渣”分析結(jié)果

加嘎子墓地出土食物樣品表面的大植物遺存，主要包括大麥/ 青稞、小麥、稻殼及黍/ 粟等（圖七）。顯微CT照片（圖八）顯示該樣品內(nèi)部也含有形態(tài)較為完整的谷物種子。

對該樣品的粉末部分進(jìn)行了紅外光譜、植物微體化石及C、N穩(wěn)定同位素分析。紅外光譜的測試結(jié)果如（圖九）所示，整體呈示出淀粉類物質(zhì)的特征。3300cm-1附近為O-H伸縮振動區(qū)；1630cm-1附近為C=O伸縮振動峰；1150、1080、1060及1030cm-1處為C-O伸縮振動、C-H彎曲振動和C-O-H彎曲振動區(qū)域[7]，可見該樣品為淀粉類食物遺存，且同時包含谷物顆粒及經(jīng)碾磨加工的面粉，是一種“粒食”和“面食”的混合產(chǎn)物。

加嘎子墓地出土食物遺存的粉末狀樣品中的淀粉粒以圓形為主，在偏振光下消光十字明顯（圖一〇），其形態(tài)及消光十字等特征與麥類作物的淀粉粒較為相似，且該樣品中的淀粉粒未見膨脹、糊化或變黃等現(xiàn)象，應(yīng)該沒有經(jīng)過蒸煮或烘烤等烹飪加工。

該樣品中觀察到少量植硅體（圖一一），根據(jù)形態(tài)特征及可能的植物來源，將其分為三大類：第一類為來自麥類作物的樹枝狀植硅體[8]；第二類包括稻殼的雙蜂型植硅體及扇形植硅體，其中扇型植硅體可能來自水稻莖葉機(jī)動細(xì)胞[9]；第三類植硅體可能來自黍或粟[10]，但由于這類植硅體觀察到的數(shù)量較少且結(jié)構(gòu)簡單，難以準(zhǔn)確判斷其來源；此外還有一些啞鈴形、帽形、尖形等植硅體。

碳氮穩(wěn)定同位素分析結(jié)果（表二）顯示加嘎子墓地出土食物遺存的δ13C值約為-26‰，可見其以C3類植物為主。我國常見的C3類作物有水稻、小麥等，其δ13C值范圍為-23～-30‰，平均值為-26.5‰；C4類作物有玉米、粟、黍、高梁等，δ13C值范圍為-8～-14‰，平均值為-12.5‰[11]。大植物遺存及微體化石觀察到的大麥(青稞)、小麥及水稻，均為C3類，此外還有C4類的粟黍，但同位素分析結(jié)果未見C4類植物信號，這可能是由于該食物在制作時并未將粟黍碾磨成粉，而是直接以粒狀加入。

表一 曲踏墓地“秸稈”樣品植硅體乳突直徑及其凹點(diǎn)數(shù)量

圖八 加嘎子墓地2015M1食物遺存顯微CT圖

圖九 加嘎子墓地2015M1出土食物遺存的紅外光譜圖

圖一〇 加嘎子墓地2015M1出土食物遺存中的淀粉粒，標(biāo)尺=20mm

表二 加嘎子墓地2015M1食物遺存及種子樣品C、N穩(wěn)定同位素值

值得注意的是，該樣品的δ15N值較高，為獲取更加全面的信息，我們對其進(jìn)行了蛋白質(zhì)的提取與檢測。在該食物遺存中檢測到了大量來自粳稻的谷蛋白，此外還有來自大麥、小麥和粟等谷物的蛋白質(zhì)，但未發(fā)現(xiàn)動物蛋白，可見其較高的氮同位素值并非來自動物蛋白的貢獻(xiàn)。且該遺址出土植物種子的氮同位素值也高達(dá)15‰左右，可能是受當(dāng)?shù)靥厥獾牡乩砑碍h(huán)境因素影響，或施肥行為所致，仍有待更多考古資料來進(jìn)一步分析。研究表明，在干旱環(huán)境下土壤的蒸發(fā)效應(yīng)加劇，使其相對富集15N，從而提高植物的δ15N值[12]。此外，施肥行為也會影響植物的氮同位素值，古代先民常利用動物糞便作為農(nóng)作物肥料，其δ15N值通常會較土壤高出5～15‰，進(jìn)而提高農(nóng)作物的氮同位素值[13]。綜上，我們推斷加嘎子墓地出土的食物遺存是將稻米及麥類作物碾磨成粉后制作而成，并夾雜了少量大麥、小麥、水稻、小米等作物的種子；結(jié)合墓葬中發(fā)現(xiàn)的大量青稞種子，以及當(dāng)?shù)氐暮０渭碍h(huán)境特征，推測麥類面粉主要來自當(dāng)?shù)氐那囡?/p>

四、討論

西藏高寒干燥的環(huán)境條件無疑會影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展，已有的植物考古成果表明，公元前3000年左右，粟黍等農(nóng)作物可能經(jīng)四川西部或甘青地區(qū)傳入西藏高原[14]。西藏東部的卡若遺址（2700 BC～2300 BC）中發(fā)現(xiàn)了炭化的粟、黍，且粟的數(shù)量更多[15]；山南地區(qū)貢嘎縣昌果溝遺址（約1370 BC）發(fā)現(xiàn)了小麥、裸大麥、粟等大量馴化作物，表明新石器時代晚期麥類作物也已傳入西藏高原[16]；位于象泉河源頭附近的卡爾東遺址（3世紀(jì)～8世紀(jì)）被認(rèn)為是象雄王國的都城，在西藏歷史上有著重要的地位[17]，該遺址浮選出了炭化的小麥和大麥（以及穗軸），大麥很可能為裸大麥[18]。雖然西藏高原早期的農(nóng)業(yè)是以粟和黍?yàn)橹鞯乃谧鬓r(nóng)業(yè)，但由于粟、黍的耐寒性差，隨著西方栽培作物的傳入，麥類作物，特別是大麥（青棵），因其對高原生態(tài)獨(dú)特的適應(yīng)性而逐漸取代了粟[19]。

曲踏墓地的許多墓室中都發(fā)現(xiàn)了裝在草編器內(nèi)的大麥（很可能為青稞）秸稈，加嘎子墓地出土食物遺存的主要原料也為青稞面粉。青稞又叫裸大麥、元麥，耐寒性較強(qiáng)、豐產(chǎn)性好、早熟、并且其穎果易與稃片脫離[20]，至今仍是青藏高原人民重要的糧食作物，同時還是畜牧業(yè)的優(yōu)質(zhì)飼料和釀酒的主要原料。除青稞種子外，曲踏墓地的墓室內(nèi)也隨葬大量牛、羊、馬等動物，說明當(dāng)時半農(nóng)半牧的生活方式[21]，而秸稈、糠麩等也常用于畜牧業(yè)中，如搭建飼養(yǎng)棚舍、防寒保溫等，最主要的用途可能是作為動物飼料[22]。墓室內(nèi)隨葬大量作物秸稈，不僅體現(xiàn)了先民對農(nóng)業(yè)廢棄物的認(rèn)識與利用，也折射出當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的發(fā)展。結(jié)合卡爾東遺址出土的小麥、大麥以及大量綿羊和山羊的糞便[23]，進(jìn)一步表明在公元2世紀(jì)至3世紀(jì)時，青藏高原阿里地區(qū)存在畜牧和農(nóng)業(yè)混合的形式。

加嘎子墓地出土的食物遺存中同時混合有水稻、青稞、小麥、粟等多種谷物種子，這種將作物顆粒添加到青稞面粉中的做法在日常飲食中較為少見，似乎含有特殊寓意，應(yīng)與喪葬習(xí)俗相關(guān)，而且淀粉粒的分析結(jié)果也表明該樣品未經(jīng)烹飪處理，可能是直接用于陪葬。此外，該樣品中發(fā)現(xiàn)的有些作物可能并非本地生產(chǎn)，比如水稻，可能是周邊海拔較低的河谷地帶種植，或是來自更遠(yuǎn)的北印度地區(qū)，可見當(dāng)時阿里地區(qū)多元的食物來源和廣泛的文化交流，其來源值得進(jìn)一步探索。

五、結(jié)論

本文綜合利用紅外光譜、顯微CT、植物微體化石、穩(wěn)定同位素以及蛋白質(zhì)組學(xué)等方法，對西藏阿里札達(dá)縣曲踏墓地和噶爾縣加嘎子墓地發(fā)現(xiàn)的疑似“秸稈”樣品及食物遺存進(jìn)行了細(xì)致全面的分析，證明曲踏墓地草編器內(nèi)盛放的草屑狀樣品為大麥的秸稈及糠麩，且很可能來自青稞；加嘎子墓地的食物遺存則是由水稻和大麥（主要為青稞）磨成粉后制成的，并摻合了大麥、小麥、小米和水稻等多種谷物種子，體現(xiàn)了阿里地區(qū)豐富的食物來源和多樣化的農(nóng)牧業(yè)系統(tǒng)。本研究為進(jìn)一步考察前吐蕃時期西藏先民的社會生活、喪葬習(xí)俗以及文化交流提供了重要信息。

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