微信关注 Android下载
微信关注 Android下载

当前位置: 首页 » 学术研究 > 研究论文 > 正文

植物考古学与中国农业起源研究

2017年11月09日 15:00   来源: 文章来源:《郑州大学学报(哲学社会科学版)》    作者: 陶大卫    【 收藏本文

    20 世纪 60 年代,受 “新考古学”思潮的影响,自然科学技术开始广泛应用于考古学研究,考古学的跨学科性日益突出。浮选技术的出现,使得考古学家能够主动地科学采集遗址中的植物遗存以探讨农业起源等重大学术问题,植物考古学的研究价值逐渐显现,它作为考古学一个新的研究分支也逐步建立起来。在我国,植物考古学仍属于新兴的研究领域。近年来,得益于浮选法的广泛实践以及植硅体和淀粉粒等新技术手段的应用,我国植物考古学研究理念、方法与手段不断深入,研究成果丰硕。


▲考古工作者在进行浮选工作


一、植物考古学的基本内涵


    植物是人类赖以生存和发展的重要资源,与人类的生活息息相关。植物考古学是研究考古遗址出土植物遗存的一门学科,它涉及植物学、考古学、实验分析科学等诸多学科,也是一门交叉学科。目前,考古遗址中能被提取和分析的植物遗存共有 4 类,即植物遗骸、植硅体、孢粉和淀粉粒。鉴于孢粉在与人类关系密切的植物种属鉴别方面存在局限性,目前中国植物考古学研究主要关注的是植物遗骸、植硅体和淀粉粒这三类植物遗存。


植物植硅体分析影像资料


    考古遗址发现的植物遗骸之所以能够保存下来,除了极度干旱等特殊埋藏环境外,多数是炭化的结果。炭化物质的化学性质非常稳定,土壤中各种侵蚀作用对其一般不会产生影响,因此炭化的植物遗骸能够长久地保存在遗址的文化堆积中,通过浮选法获取的炭化植物遗存始终是研究农作物起源和农业起源最重要、最可信的实物资料。


▲古代碳化植物种子种类


    植硅体和淀粉粒均为肉眼不可见的植物微体遗存,只有借助特定的实验分析手段才可以从考古遗存中获取这类遗存。鉴于重要农作物的植硅体和淀粉粒具备可鉴定的形态特征,近年来,植物微体遗存分析逐渐成为研究农业起源的重要手段[1]。就中国的考古学现实而言,植物考古学研究主要基于对上述三类植物遗存开展提取、定性和定量分析,从而揭示和探讨人类和植物的相互关系[2],而栽培作物的起源和农业的起源是其中最重要的方面。


二、中国农业起源的植物考古学研究


    农业起源是人类社会发展史中最为重要的事件之一。农业的出现不仅为人类提供了稳定的食物来源,还为古代文明的形成和发展提供了必要的物质和经济基础,因此农业起源始终是世界范围内考古学研究的热点问题之一。农业种植的对象为植物,因此植物考古学就成为研究农业起源这一跨学科课题的主要手段之一。近年来,国内植物考古学分析技术与方法论的发展带来了大量的新的植物遗存资料,中国农业起源研究取得了长足进展。可以说,这是植物考古学对中国考古学研究最为重要的贡献之一。


1. 植物考古与稻作农业起源研究


浮选法引入我国之前,考古发现的水稻多来自特殊的埋藏环境,如河姆渡等遗址的发现[3]。这些水稻遗存的发现掀起了稻作农业起源的讨论热潮,长江中下游地区逐渐成为稻作农业起源研究的核心区域。


河姆渡遗址博物馆


    近些年,长江下游以上山遗址为代表的新石器时代早期遗址的发掘和浮选法的实践,获取了具有精确年代的炭化水稻,这为探讨水稻栽培起源提供了绝佳材料。上山遗址是迄今长江下游最早的新石器时代遗址,其最下层文化即上山文化年代距今 11000 - 8500年。上山文化炭化水稻遗存的研究显示当时已经存在水稻的种植活动,尽管水稻的驯化特征仍不明显,仍处于驯化的初级阶段[4]。上山遗址石制品的淀粉粒分析也表明水稻并不是当时人类管理利用的主要目标,它已成为主要的栽培对象,是人类长期选择的结果[5]。


上山考古遗址公园


浦江上山文化


    人类对于野生稻的长期干预管理必然导致其形态特征和基因特性的变化,其驯化特征会逐渐显现。最近上山、跨湖桥、田螺山等遗址出土各类水稻遗存的研究为我们揭示了水稻驯化的漫长过程。上山遗址不同时期水稻扇形植硅体的研究显示了上山文化时期水稻的栽培已经开始,但直到唐宋时期水稻的驯化才真正完成[6]。吴妍等对上山文化时期( 距今 11000 - 9000年) 、跨湖桥文化时期( 距今 8200 - 7200 年) 和河姆渡文化时期( 距今 7000 - 6500 年) 的水稻植硅体形态学分析也表明水稻的驯化过程持续了数千年之久[7]。而 Fuller等对田螺山遗址水稻遗存的研究也支持上述观点[8]。


    新的植物考古资料为考察宏观区域的农业起源和传播提供了较为系统的基础材料。稻作农业起源于长江中下游地区已成为学术界的共识,长江中下游地区新石器时代诸多遗址已浮选出了丰富的炭化水稻遗存。基于这些遗存的定量分析,我们对稻作农业形成和发展的动态进程有了初步的宏观认识: 距今 10000年左右的水稻种植行为已出现,但稻作农业并未产生,处于“似农非农”阶段; 到距今 8000 年前后,稻作农业生产开始出现,但生业经济主体仍是渔猎采集; 直到距今 5000 年前后,稻作农业才成为长江中下游地区的经济主体[9]。由此可见,稻作农业的形成过程经历了数千年之久,是一个非常漫长的渐变过程。


    此外,植物考古学为研究新石器时代稻田耕作活动和农田生产力等提供了可能。郑云飞等基于茅山遗址农田土壤的植物种子和植硅体分析,对古稻田生态进行了复原,对当时稻田生产力水平进行了评估[10]。


    结果显示广富林文化和良渚文化晚期稻田土壤植物种子密度比新石器时代中期明显减少,这表明新石器时代晚期稻田农耕技术和管理水平有了较大的进步; 稻田中高密度的炭屑以及杂草的生态类型构成,表明没有深耕的火耕水耡是当时农田的主要耕作方式; 稻田土壤中水稻植硅体密度很高,达 4.4 万粒/克,依据植硅体与稻谷重量的关系,初步估算当时的单位面积产量约为 141 公斤/亩,这比该地区新石器时代中期稻田的产量有了显著提高。


2. 植物考古与粟作农业起源研究


    相较于稻作农业起源研究,粟作农业起源的研究长期进展缓慢。但近些年,粟作农业起源研究取得了不少重要成果,这主要得益于三个方面: 其一为东胡林等新石器时代早期遗址的发掘和浮选工作的开展,获得了具有确切年代的炭化粟黍遗存[9]; 其二为粟黍类植硅体形态研究的重要突破[11]; 其三为淀粉粒分析方法的应用[12]。后两种植物微体分析手段使得我们能从许多早年发掘但未开展浮选工作的重要遗址中获取粟黍类植物栽培和演化的重要信息。


    新的植物考古证据显示禾草类植物资源的利用历史久远。早在旧石器时代晚期,先民已使用磨盘等工具加工食用粟黍类和小麦族类等禾草植物[13]。到新石器时代早期,随着禾草类植物利用的不断强化,粟类植物的栽培行为开始出现[14]。东胡林遗址出土的炭化粟粒在形态上已经具备了栽培粟的基本特征,但尺寸很小,很可能属于由狗尾草向栽培粟进化过程中的过渡类型[9]。


    尽管新石器时代早期具备栽培特征的粟类作物已经出现,但直到新石器时代中期,从较早的张马屯遗址( 距今 9000 年左右) 到稍晚的兴隆沟遗址( 距今 8000年左右) ,粟类作物仍都显示出早期栽培的特征[15]。可以说,在新石器时代早期至中期的数千年间,粟类植物的驯化表现在种子尺寸上的变化并不明显,驯化的进程很缓慢。现有的植物考古资料表明中国的粟黍和水稻与西亚地区的小麦等作物一样,都经历了十分缓慢的驯化过程[16]。


    与稻作农业早期发展轨迹类似,北方粟作农业也是在距今 8000 年前后普遍出现的,并在当时的生业经济中处于次要地位[17]。但此后,粟作农业发展明显提速,豫西晋南、关中地区若干遗址浮选结果都明确表明粟作农业在仰韶文化中期已成为当地经济的主体[18],同时期人骨的稳定同位素分析也佐证了这一点[19]。由此可见,从低水平食物生产向大规模农业生产的转变在粟作农业发展过程中是迅速完成的,而在稻作农业发展过程中则要漫长许多[9]。


    此外,与南方稻作农业自始至终以水稻为主的发展模式不同,随着小麦等作物传入黄河中下游地区,北方以粟黍为主的旱作农业在龙山文化时期开始向多元化发展,并形成了稳定的多品种农作物种植体系。在此过程中,小麦逐渐取代粟黍并最终成为北方农作物种植的主体,形成了现今中国“南稻北麦”的农业格局。可以说,近些年的植物考古学研究为我们揭示了这两种农业体系在起源模式和发展轨迹上的差别,而这种差异性对于探讨农业起源机制等理论问题具有很重要的启示意义。


3. 植物考古与华南地区农业起源研究


    除了北方旱作农业和长江中下游的稻作农业外,华南地区是否存在独立的农业起源,长期以来也是存在争议的。华南地区的自然环境非常不利于植物等有机质的保存,但近些年甑皮岩遗址( 距今约 12000 -7000 年) 的植物考古学研究仍为了解华南地区原始农业提供了重要的实物证据[20]。系统浮选出的炭化植物种子经鉴定分别属于 10 余个不同的植物品种,每一期都发现有一定数量的炭化块茎类残块,但都未发现有水稻遗存; 遗址土样的植硅体分析同样也未发现水稻植硅体; 而遗址出土器物的残留物分析却发现有芋类植物淀粉粒[21]。这一分析结果表明甑皮岩先民的食物来源自始至终包括有块茎类植物,但却始终没有水稻。可以说,数千年间甑皮岩先民一直利用和食用块茎类植物。因此,某些块茎类植物的栽培行为很可能发生过。


    甑皮岩遗址的研究表明华南地区在新石器时代早中期很可能存在种植块茎类等无性繁殖作物的原始农业,即所谓的“园圃农业”[22]。但是,正如世界其他热带或亚热带地区一样,环境导致的土地贫瘠等因素使得这种零星的园圃农业始终无法发展成大规模的集约农业。华南地区新石器时代晚期出现的稻作农业应该是外部传入的,并且基本可以确定来自长江中下游地区,尽管具体的时间节点和路线还存在不同的说法[23]。


甑皮岩遗址


    由此可见,中国农业起源除了以种植粟黍为代表的北方旱作农业和以种植稻谷为代表的南方稻作农业这两种途径外,很可能还存在第三条途径即以种植块茎类作物为代表的华南地区的原始农业[20]。值得提出的是,浮选出的块茎类植物多数情况下很难做进一步的植物种属鉴定,但块茎类植物富含淀粉,故而淀粉粒分析方法在研究块茎类植物的栽培和起源方面优势明显,美洲原始农业起源的研究即是一例。我们相信随着这一研究手段在国内的广泛应用,华南地区原始农业起源研究必将取得更多的成果。


4. 植物考古与豆类作物起源研究


    由于植物考古学研究的不断深入,植物遗存资料不断丰富,植物考古研究者的关注范围也不断扩大,已不局限于小米、水稻等主要农作物,大豆、小豆等豆类植物都已成为关注的对象。豆类是和人类关系密切的植物种群之一,很多豆类作物在我国有着悠久的栽培历史,最重要的两种为大豆和小豆,传统上认为中国是它们的原产地。近些年,随着植物考古工作的开展,考古遗址出土的大豆类和小豆类遗存逐渐增多,大豆和小豆在中国的栽培起源研究也都有了一些进展。


    大豆并不产生具备种属鉴定特征的淀粉粒和植硅体,因此考古遗址发现的大豆遗存均为浮选获取的炭化种子。目前国内有 10 多处考古遗址发现有大豆类遗存,主要分布于黄河中下游地区。早在新石器时代早期即裴李岗文化时期,黄河中游居民就已经开始利用野生大豆属植物,到中期即仰韶文化时期已经有意识地存贮野生大豆种子; 人类对野生大豆的长期利用使得大豆种子在龙山时期开始出现驯化特征,即种子明显增大; 商周时期,大豆种子的驯化特征趋于稳定,驯化特征已较为明显; 到了汉代,大豆的驯化性状进一步加强,这很可能是当时深耕技术的发展所导致的[24]。基于目前的植物遗存资料来看,东亚地区大豆应该是多地独立起源的,其中一个起源中心即在中国,并且最初的栽培区域应该是在黄河流域[25]。


    近年来植物生态学和分子遗传学研究表明栽培小豆的起源和演化很可能存在多个地理中心,中国只是其中一个起源中心[26]。目前国内考古遗址中不断发现有小豆类遗存,但与大豆不同,由于小豆等部分食用豆类的淀粉粒形态特征较为明显,因此发现的小豆遗存除了炭化种子外,还包括淀粉颗粒。目前出土小豆遗存的遗址已有 10 处左右,年代跨度从新石器时代一直到唐宋时期。目前最早的小豆遗存为跨湖桥遗址陶釜内部发现的小豆淀粉粒残留,这一发现表明小豆同大豆一样在中国具有悠久的利用历史[27]。与大豆类似,部分小豆种子在新石器时代末期开始显现出栽培特征,但直到商周时期,小豆的栽培驯化仍未稳定,部分小豆种子仍保留有野生特征。由此可见,相较于大豆,小豆的驯化过程可能更为漫长。到了汉唐时期,很可能同样是由于农耕技术的进步,小豆种子与大豆种子一样驯化性状逐步增强。可以说,我们对小豆的栽培驯化过程有了初步认识,但发现的小豆遗存多数年代较晚,属于史前时期的很少,小豆早期栽培和演化过程仍不清楚,这方面的突破有赖于更多早期小豆遗存的发现与研究。


三、总结和展望


    随着浮选法在考古发掘中的普遍实践以及植硅体和淀粉粒等的杰出工作,新的植物遗存资料不断涌现,它们不断更新和修正我们对中国农业起源格局的传统认识,如中国早期农业很可能存在稻作农业和粟作农业之外的第三条途径; 同时也使得中国农业起源研究从农业起源于“何时”“何地”等问题开始转向“农业如何发生”这一过程的探讨。值得期待的是,随着分子生物学、稳定同位素等新手段的引入,中国植物考古学研究越加多元化,新资料和新认识必将激增,中国农业起源研究将会不断取得新成果,从而为农业起源这一全球性课题做出自己应有的贡献。


参 考 文 献


[1]Ball T,Chandler - Ezell K,Dickau R,Duncan N,HartTC,Iriarte J,Lentfer Carol,Logan A,Lu HY,Madella M,Pearsall DM,Piperno DR,Rosen AM,Vrydaghs L,Weiss-kopf A,Zhang JP. Phytoliths as a tool for investigations ofagricultural origins and dispersals around the world [J].Journal of Archaeological Science,2015,in press; 杨晓燕,吕厚远,夏正楷. 植物淀粉粒分析在考古学中的应用[J]. 考古与文物,2006,( 3) .

[2]赵志军. 植物考古学的学科定位与研究内容[J]. 考古,2001,( 7) .

[3]浙江省博物馆自然组. 河姆渡遗址动植物遗存的鉴定研究[J]. 考古学报,1978,( 1) ; 俞为洁,徐耀良. 河姆渡文化植物遗存研究[J]. 东南文化,2000,( 7) .

[4]郑云飞,蒋乐平. 上山遗址出土的古稻遗存及其意义[J]. 考古,2007,( 9) .

[5]Yang X Y,Fuller DQ,Huan XJ,Perry L,Li Q,Li Z,Zhang JP,Ma ZK,Zhuang YJ,Jiang LP,Ge Y,Lu HY.Barnyard grasses were processed with rice around 10000 years ago [J]. Scientific Reports,2015,( 5) .

[6]郇秀佳,李泉,马志坤,蒋乐平,杨晓燕. 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[J]. 第四纪研究,2014,34,( 1) .

[7]Wu Y,Jiang LP,Zheng YF,Wang CS,Zhao ZJ. Morpho-logical trend analysis of rice phytolith during the early Neo-lithic in the Lower Yangtze[J]. Journal of Archaeological Science,2014,( 49) .

[8]傅稻镰,秦岭. 稻作农业起源研究中的植物考古学[J].南方文物,2009,( 3) .

[9]赵志军. 中国古代农业的形成过程———浮选出土植物遗存证据[J]. 第四纪研究,2014,34( 1) .

[10]郑云飞,陈旭高,丁品. 浙江余杭茅山遗址古稻田耕作遗迹研究[J]. 第四纪研究,2014,34( 1) .

[11]Lu HY,Zhang JP,Wu NQ,Liu K,Xu DK,Li Q. Phyto-liths analysis for the discrimination of foxtail millet ( Setaria italica) and common millet ( Panicum miliaceum) [J]. Plos One,2009,4 ( 2 ) : e4448; Zhang JP,Lu HY,Wu NQ,Yang XY,Diao XM. Phytolith analysis for differentiating be-tween foxtail Millet ( Setaria italica) and green foxtail ( Se-taria viridis) [J]. Plos One,2011,6( 5) : e19726.

[12]Yang X Y,Zhang JP,Perry L,Ma ZK,Wan ZW,Li MQ,Diao XM,Lu HY. From the modern to the archaeolog-ical: starch grains from millets and their wild relatives in China [J]. Journal of Archaeological Science, 2012,

( 39) .

[13]Liu L,Ge W,Bestel S,Jones D,Shi JM,Song YH,Chen XC. Plant exploitation of the last foragers at Shizitan in the Middle Yellow River Valley China: evidence from grinding stones [J]. Journal of Archaeological Science,2011,( 38) .

[14]Yang X Y,Ma ZK,Li J,Yu JC,Stevens C,Zhuang YJ.

Comparing subsistence strategies in different landscapes of North China 10000 years ago [J]. The Holocene,2015,25

( 12) ; Yang X Y,Wan ZW,Perry L,Lu HY,Wang Q,Zhao CH,Li J,Xie F,Yu JC,Tian XC,Wang T,Li MQ,Ge QS. Early millet use in northern China[J]. PNAS,2012,109,( 10) .

[15]吴文婉,靳桂云,王兴华. 海岱地区后李文化的植物利用和栽培: 来自济南张马屯遗址的证据[J]. 中国农史,2015,( 2) ; 赵志军. 从兴隆沟遗址浮选结果谈中国北方旱作农业起源问题[A]. 南京师范大学文博系. 东亚古物( A 卷) [C]. 北京: 文物出版社,2004.

[16]Tanno K,Willcox G. How fast was wild wheat domestica-ted? [J] Science,2006,311,( 5679) .

[17]Liu L,Duncan NA,Chen XC,Liu GX,Zhao H. Plant domestication,cultivation and foraging by the first farmers inearly Neolothic Northeast China: Evidence from microbotani-cal remains [J]. The Holocene,2015,25( 12) .

[18]魏兴涛. 豫西晋西南地区新石器时代植物遗存的发现与初步研究[A]. 山东大学文化遗产研究院. 东方考古( 第 11 集) [C]. 北京: 科学出版社,2015.

[19]张雪莲,仇士华,钟建,赵新平,孙福喜,程林泉,郭永淇,李新伟,马萧林. 中原地区几处仰韶文化时期考古遗址的人类食物状况分析[J]. 人类学学报,2010,29( 2) ; 张雪莲,王金霞,冼自强,仇士华. 古人类食物构成研究[J]. 考古,2003,( 2) .

[20]赵志军. 对华南地区原始农业的再认识[A]. 中国社会科学院考古研究所. 华南及东南亚地区史前考古———纪念甑皮岩遗址发掘 30 周年国际学术研讨会论文集[C].北京: 文物出版社,2006.

[21]吕烈丹. 甑皮岩出土器物表面残余物的初步分析[A].中国社会科学院考古研究所,等. 桂林甑皮岩[M]. 北京: 文物出版社,2003.

[22]童恩正. 中国南方农业的起源及其特征[J]. 农业考古,1989,( 2).

[23]张弛,洪晓纯. 华南和西南地区农业出现的时间及相关问题[J]. 南方文物,2009,( 3) .

[24]吴文婉,靳桂云,王海玉,王传明. 黄河中下游几处遗址大豆属( Glycine) 遗存的初步研究[J]. 中国农史,2013,( 2) .

[25]李炅娥,加里·克劳福德,刘莉,佐佐木由香,陈雪香. 东亚地区大豆( Glycine max) 考古遗存的研究[A].山东大学文化遗产研究院. 东方考古( 第 11 集) [C]. 北京: 科学出版社,2015.

[26]宗晓绪,Vaughan D,Tomooka N,Kaga A,王新望,关建平,王述民. AFLP 初析小豆栽培和野生变种间演化与地理分布关系[J]. 中国农业科学,2003,36( 4) .

[27]杨晓燕,蒋乐平. 淀粉粒分析揭示浙江跨湖桥遗址人类的食物构成[J]. 科学通报,2010,55( 7) .


[基金项目]本课题得到中国博士后科学基金面上项目( 项目号:2013M531679)、2016 年国家社科基金项目( 项目号: 16CKG022) 和中国博士后科学基金特别项目( 项目号:2014T70680) 的共同资助。

[作者简介] 陶大卫,男,郑州大学历史学院,河南,郑州,邮编450001。


(责任编辑:岑蔚)

评论
已有 0 条评论, 点击查看
登录
验证码:
共有0条评论,点击查看
网站地图    |    关于我们    |    主编信箱    |    在线投稿    |    版权
版权所有: 山西省考古研究所      备案号: 晋ICP备11004517号
地址: 山西省太原市文庙巷33号 邮编:030001      电话: 0351-5259151      E-mail: kaoguhui_sx@163.com