第四纪研究  2019, Vol.39 Issue (1): 37-47   PDF    
植物微体化石分析揭示阿敦乔鲁遗址古人生存策略
邵孔兰1,2, 张健平1,3, 丛德新4, 贾伟明5, 崔安宁1,2, 吴乃琴1,2,6     
(1 中国科学院地质与地球物理研究所, 中国科学院新生代地质与环境重点实验室, 北京 100029;
2 中国科学院大学, 北京 100049;
3 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心, 北京 100101;
4 中国社会科学院考古研究所, 北京 100710;
5 悉尼大学考古系, 悉尼大学中国研究中心, 澳大利亚, 悉尼 2006;
6 中国科学院地球科学研究院, 北京 100029)
摘要:新疆地区是史前游牧文化与农业文化交融的重要区域,而地处新疆西天山地区的阿敦乔鲁青铜时代遗址,是古代人类活动、文化发展与演化过程的重要时空节点。但是目前对该遗址古人生存策略,尤其是对于当时人们的饮食结构和遗址的季节性使用的认识,存在不同观点。本研究通过对阿敦乔鲁遗址中房址内堆积物、羊粪化石以及遗址周边现代羊粪、自然地层进行植硅体、孢粉分析,发现了农作物植硅体以黍(Panicum miliaceum)和麦类作物的稃片为主,遗址使用后期出现少量的粟(Setaria italica),揭示了该遗址农作物组成以黍、大/小麦(Hordeum spp./Triticum spp.)为主,兼有粟的混合结构。在秋季(9月份)采集的现代羊粪中,孢粉种类(24个科/属)和浓度(平均65533粒/g)显著高于羊粪化石的孢粉种类(9个科/属)和浓度(平均27189粒/g),且现代羊粪以蒿属(Artemisia)植物(7~10月开花结籽)花粉为主(平均54.95%),羊粪化石中蒿属植物花粉仅有19.20%。来自早熟禾亚科(Pooideae)种子稃片的植硅体,在现代羊粪中的含量(平均3.62%)显著低于在羊粪化石中的含量(平均13.84%),羊粪孢粉和植硅体分析结果,揭示了阿敦乔鲁遗址羊类放牧时间应该处于花期结束后,植物已结籽的秋-冬季节,为阿敦乔鲁遗址冬季牧场的性质提供了植物学证据。同时房址内火塘、活动面和储藏间的堆积中植硅体组合与羊粪化石植硅体组合接近,暗示了羊粪可能被大量收集储藏,作为主要的铺垫物和冬季燃料使用。研究结果对于深化青铜时代以来新疆西天山地区古人生存策略、食物结构等的认识具有重要的推动作用。
关键词欧亚草原    农作物    植硅体    孢粉    粪化石    黍和粟    
中图分类号     Q913.84;K854;K871.13                     文献标识码    A

0 前言

欧亚草原地带,作为连接东西方文明的桥梁,自新石器中期以来,一直是中国东部以种植业为主的族群和西部草原区以畜牧业为主的族群交流的活跃地带[1~6],认识该地区先民的生存策略,对研究游牧文化与农业文化的碰撞与融合起到了重要作用。

欧亚草原的青铜时代,以南乌拉尔和哈萨克草原为中心,先后出现了辛塔什塔文化(公元前二千纪初至公元前16世纪)和安德罗诺沃文化联合体(公元前18世纪~前13世纪),其中安德罗诺沃文化联合体是欧亚草原青铜时代最为重要的考古学文化之一,他的分布范围非常大,其东部延伸到了中国西部新疆地区[1, 7~8]。欧亚草原地带青铜时期主要以放牧(牧养绵羊、山羊、牛和马)为生,这不仅适应了当地地形和自然环境[9~13],同时对于游牧文化与农业文化交流也起到了巨大的促进作用[14]

虽然近年来考古学家在距今4000~3000年的中亚草原区的遗址中识别出驯化谷物,例如:黍(Panicum miliaceum)、粟(Setaria italica)、小麦(Triticum spp.)和大麦(Hordeum spp.),显示出草原文化牧业与农业经济的混合形态[4, 15~17],但是由于游牧经济的多样性及区域差异[18~20],对欧亚草原东段我国境内西天山地区的古人生存策略,尤其是对于农业结构、游牧策略的研究,仍然十分有限,很多问题存在争议。

首先,由于新疆地区面积广阔,考古学文化的区域差异显著,且考古发掘相对滞后,目前发现的山地游牧型遗址数量较少,对该地区古人生存策略演化的研究仍然处在资料积累阶段。前人曾基于稳定同位素分析,揭示出东天山地区该类型遗址先民的植物性食物结构以C3、C4植物混合为主[21~22],但是对于西天山地区先民的植物性食物的种类和数量,目前有待于更多的植物学与考古学证据的支持。

其次,民族学调查及生态学研究表明,季节性游牧作为游牧民族对于自然资源的一种管理策略,有利于适应草原地区的环境,在现在的草原地带还广泛存在[8, 23~24],但是史前欧亚草原地带是否存在季节性游牧,及游牧遗址的性质目前仍存在争议。这主要是因为现有的季节性游牧的研究多基于民族学调查以及根据自然环境进行推测[8~9, 12~13, 23],而缺乏直接的论证。

粪便化石是古环境学、考古学等领域重要的研究材料,是学术界一个专门的研究门类[25]。目前关于粪化石的研究方法,主要有微形态、生标、孢粉、植硅体等[26~35],尤其是产自植物的孢粉和植硅体,为恢复古代人类和动物的食谱、古环境、古植被状况,提供了最直接的证据[30~31, 34, 36~37]

孢粉是指植物孢子和花粉的简称,利用孢粉分析来揭示植被、环境和气候特征已成为经典而有效的方法,是古环境研究的重要手段[38]。由于植物的花期存在一定差异,可以通过沉积物中孢粉的种类、浓度等信息,有效判断沉积物的季节性等环境信息[30~31, 34, 36~37]。植硅体作为植物细胞的“复制品”,具有原地沉积、体积小、数量大等特点[39~40],在考古遗址中广泛存在,并且对于部分农作物,如玉米[41]、水稻[42]、粟、黍[43~44]、大麦、小麦[45~51]等的鉴定能够达到种级的分辨率[52]。同时由于植物的不同器官产生的植硅体类型不同,可以用植硅体区分植物的种子、小穗、叶片和茎秆等不同组织和器官[45, 50, 52~53],提供人类农业行为模式等详细信息[54]。因此,孢粉和植硅体分析,常用来重建考古遗址的古环境、古生态及古人类对于植物资源的利用,以此来探究过去人类的生存策略及遗址的结构功能等[15, 35, 44~45, 50, 55~58]

阿敦乔鲁遗址位于新疆阿拉套山南坡的浅山地带,是一处同时包含有房址和墓地的综合性遗址,也是目前西天山地区最完整的青铜时代遗址之一[8];阿敦乔鲁遗址显示的区域面貌,已具有了新的考古学文化类型的特点,但同时它与安德罗诺沃文化联合体的联系,也引起了很多的讨论[8]。本文希望通过对阿敦乔鲁遗址动物粪便化石、考古沉积物植硅体和孢粉分析,揭示该区域青铜时代人类的生存策略,动植物资源的利用情况,以及遗址的功能性质,研究结果对于深化青铜时代以来欧亚草原古人生存策略以及东西方物质文化交流的认识具有重要的推动作用。

1 材料与方法

阿敦乔鲁遗址(45°01′28.12″N,80°32′34.71″E)位于新疆维吾尔自治区博尔塔拉蒙古自治州温泉县查干屯格乡吐日根村,北接阿拉套山,地处阿拉套山南麓浅山地带(图 1a1b),南邻别珍套山(天山),温泉河(博尔塔拉河)在距遗址约5 km处自西向东流过。遗址区域现代的植被类型以草原植被为主,遗址周围的植物群系主要为针茅、丛生禾草草原,针茅、冷蒿草原[13, 59~62],其优势种主要有禾本科早熟禾亚科植物针茅(Stipa capillata)(花果期为6~8月)、沟叶羊茅(Festuca rupicola)(花果期6~9月),以及菊科蒿属植物冷蒿(Artemisia frigida)(花果期7~10月)[62~63]。遗址南部的哈尔诺夏季草场(44°52′41″N,80°41′48″E; 见图 1c)植物群系以早熟禾草甸、线叶嵩草高寒草甸为主,优势种主要有禾本科早熟禾亚科植物细叶早熟禾(Poa angustifolia)(花果期6~9月),莎草科植物线叶嵩草(Kobresia capillifolia)(花果期5~9月)[62~63]

图 1 阿敦乔鲁遗址位置图 (a)研究区所在位置;(b)遗址区域高程图;(c)遗址区域植被图高程数据来源:中国科学院数据云http://www.csdb.cn/;植被数据来源:《中国人民共和国植被图》[59],“寒区旱区科学数据中心”,http://westdc.westgis.ac.cn Fig. 1 Location of the Adunqiaolu site. (a)Location of study area; (b)DEM map of study area; (c)Vegetation map of study area. DEM data is from Data Cloud of CAS, http://www.csdb.cn/; Vegetation data is from "Vegetation Map of The People's Republic of China"[59], Cold and Arid Regions Science Data Center at Lanzhou, http://westdc.westgis.ac.cn

植硅体分析共取样31个:其中6个样品取自房址东北5 m自然地层沉积(ZR),6个样品取自房址F1西南地层断面(图 2-DC),5个样品取自房址F1内地表各处:其中2个样品取自火塘(图 2-HT1HT2),1个样品取自地表黄色堆积物,疑似是动物的排泄物(图 2-PXW),1个样品取自疑似储藏间的地表(图 2-CCJ),1个样品取自西南建筑内表层,该区域曾浮选出粟(图 2-BC)。在房址F1内采集羊粪化石(YF)样品,从中随机挑选6粒羊粪化石(图 3b)进行植硅体分析(YF3~YF8);现代羊粪(XD)(图 3a)于2018年9月在哈尔诺夏季草场采集,从中随机选择8粒羊粪样品进行植硅体分析(XD3~XD10)。

图 2 植硅体采样位置图(由北向南摄) Fig. 2 Site of phytolith samples(Taking from north to south)

图 3 现代羊粪(a)及羊粪化石(b)样品 Fig. 3 Modern sheep faeces (a) and sheep/goat coprolites (b)

植硅体的提取采用传统的湿式氧化法[39, 64],具体步骤如下:1)每个土样取3 g左右放入试管,羊粪化石样品取1粒放入试管,加30%的双氧水,使其充分反应;2)加蒸馏水并离心,清洗3次,加入石松孢子药片及10%的稀盐酸,放入沸水中水浴15 min;3)加蒸馏水并离心,清洗3次;4)加比重为2.35的溴化锌溶液进行浮选;5)将浮选出的样品洗净,用中性树脂制成固定玻片待用。

植硅体的鉴定在Leica DM 750显微镜400倍下,每个土样统计500粒以上,并单独统计房址F1内样品的粟、黍、大麦、小麦稃片,使农作物稃片植硅体总和达到50粒以上,每个羊粪化石、现代羊粪样品统计400粒植硅体以上。植硅体鉴定中多个单一个体相连的植硅体形态按照一个个体计算。鉴定完成后,计算每个植硅体类型的百分含量(单个类型植硅体数量/所有类型植硅体总数×100%),各农作物的相对比例由单独鉴定的农作物稃片计算。植硅体的聚类分析使用Tilia软件的无序聚类完成,根据Edwards和Cavalli-Sforza[65]所提出的规则进行聚类。

植硅体的分类主要依据王永吉和吕厚远[40]以及Lu等[66]提出的分类系统;粟、黍的鉴定主要依据Lu等[43]提出的鉴定方法;大麦、小麦、早熟禾叶片和小穗植硅体的区分主要依据Rosen[45]、葛勇[53]提出的鉴定方法。

孢粉分析共分析羊粪样品4个,其中现代羊粪样品2个,羊粪化石样品2个,每个羊粪孢粉样品都是多粒粪便的混合。孢粉分析采用Moore等[67]提出分析方法,具体步骤如下:1)取一定量羊粪样品加入石松孢子药片,用于计算孢粉浓度;2)依次加入10%稀盐酸和10%氢氧化钾溶液去除有机质;3)加入40%氢氟酸,去除硅酸盐;4)加入浓盐酸,去除氟化钙;5)加入乙酸去水;6)加9 ︰ 1(醋酸酐︰硫酸)混合液,去除纤维素;7)过筛,去除杂质,浓缩孢粉;8)加甘油制活动片。

孢粉的鉴定在Leica DM 750显微镜400倍下,孢粉的鉴定依据现代和第四纪孢粉图集[68~69]

2 结果 2.1 植硅体

自然植被植硅体类型:根据王永吉和吕厚远[40]的标准,将帽型、齿型、圆锥形乳突、具有放射纹的圆锥形乳突、大麦、小麦、针茅哑铃型归类为早熟禾亚科(Pooideae),将粟和黍的稃片归类为黍亚科(Panicoideae),将中鞍型归类为芦竹亚科(Arundiaceae),将短鞍型归类为虎尾草亚科(Chloridoideae),将硅质突起归类为莎草科(Cyperaceae)。根据植硅体鉴定结果,所有样品中植物类型均以早熟禾亚科植物为主,另外有少量芦竹亚科、虎尾草亚科、黍亚科、莎草科及木本植物,其中现代羊粪中的莎草科植物明显高于其他样品,这与该地区现在的植被类型基本一致(图 4表 1)。

图 4 样品中常见的植硅体、孢粉类型 植硅体:(a)平顶帽型;(b)尖顶帽型;(c)齿型;(d)粟;(e)黍;(f)具有放射纹的圆锥形乳突;(g)小麦;孢粉:(h)藜科;(i)禾本科;(j)蒿属;(k)莎草科;(l)黄春菊属 Fig. 4 Main phytolith and pollen types in samples. Phytolith: (a)Flat hat; (b)Point hat; (c)Trapezoid; (d)Setaria italica(foxtail millet); (e)Panicum miliaceum(common millet); (f)Papillae phytoliths with radial pattern; (g)Triticum spp.(wheat); Pollen:(h)Chenopodiaceae; (i)Poaceae; (j)Artemisia; (k)Cyperaceae; (l)Anthemis

表 1 植硅体分析得出的各植物类型所占百分含量* Table 1 Percentage of plant types by analyzing phytolith

进一步统计各样品中早熟禾亚科植物不同部位的植硅体含量,主要分为:1)早熟禾亚科叶片的植硅体,主要有齿型、平顶帽型、尖顶帽型;2)小穗中的植硅体类型,包括圆锥形乳突、具有放射纹的圆锥形乳突及大麦、小麦的圆锥形乳突-树枝状结构、尖顶帽型[45, 53]。由于尖顶帽型在叶片和小穗中均有发现,故在计算小穗和叶片的比例时不计入尖顶帽型的数量。由早熟禾亚科小穗和叶片的比例图可以看出(图 5),羊粪化石中的早熟禾亚科小穗植硅体的平均含量最高(13.84%),多集中在15%~23%,与现代羊粪小穗含量差异较大(平均3.62%),其余各类型样品中小穗植硅体和叶片植硅体所占比例的分布相对比较集中。

图 5 早熟禾亚科中小穗植硅体和叶片植硅体占植硅体总数的百分含量 Fig. 5 Percentage pooideae of inflorescence and leaves phytolith

农作物植硅体类型:房址内表层、房址内地层、羊粪化石、现代羊粪、自然地层均发现有粟、黍、粟/黍1)、小麦、大/小麦2)等农作物稃片的植硅体。其中以房址内表层的农作物稃片植硅体所占比例最高(平均占植硅体总量的3.34%),主要以大/小麦稃片植硅体为主(平均占植硅体总量的1.23%),其次是粟/黍稃片植硅体(平均占植硅体总量的1.03%),以及具有明确鉴定特征的黍稃片(平均占植硅体总量的0.90%)。房址内地层剖面以粟/黍稃片植硅体含量最高(平均占植硅体总量的0.74%),其次是黍稃片(平均占植硅体总量的0.48%),粟在剖面上层才开始少量出现(图 6)。粪便样品中以大/小麦稃片为主,羊粪化石中大/小麦稃片的平均含量为0.82%,现代羊粪中的平均含量为0.17%。作为对比样品的自然地层中也发现少量农作物稃片的植硅体(平均0.30%),稃片类型以大/小麦稃片植硅体为主,平均含量为0.20% (图 7)。

图 6 房址F1西南地层各农作物植硅体相对百分含量 Fig. 6 Relative percentage of cereal phytolith in southwest profile of site F1

图 7 农作物植硅体占植硅体总数的百分含量 Fig. 7 Percentage of cereal inflorescence phytolith

1) 粟/黍表明是粟或者黍,由于植硅体过于破碎或为粟、黍的一级形态,暂时无法区分

2) 大/小麦表明是大麦或者小麦,由于植硅体破碎或者纹饰不清,暂时无法区分

2.2 孢粉

现代羊粪内孢粉种类和浓度均显著高于羊粪化石孢粉。现代羊粪和粪化石中共鉴定出29个植物科/属。其中现代羊粪中孢粉浓度高(平均65533粒/g),且含植物种属较为丰富,共鉴定出24个科/属,以蒿属(Artemisia)含量最高(平均54.95%),其次为禾本科(Poaceae)(平均7.76%);羊粪化石的孢粉浓度低(平均27189粒/g),所含植物种属较为单一,仅鉴定出9个科/属,以禾本科为主(平均65.89%),其次为蒿属(平均19.20%)(图 8)。

图 8 现代羊粪(空心)、羊粪化石(实心)中孢粉百分比图谱 Fig. 8 Main pollen percentage diagram of modern sheep faeces(hollow)and sheep/goat coprolites(solid)
3 讨论 3.1 植物性食物结构

天山地区自全新世中晚期以来就是欧亚古文明交流的重要通道[1, 6],畜牧与农耕文化并存成为这个地区的特征之一。但是由于目前系统性考古学研究仍然十分有限,关于这一地区史前社会的生业形态仍然了解较少,关于阿敦乔鲁遗址生业模式的研究更为有限。本文的植硅体证据表明,该遗址存在黍、粟、大/小麦等多种农作物的利用。房址内表层样品中,具有明确鉴定特征的黍稃片平均含量为0.90%,粟为0.14%,麦类作物的平均含量为1.23%,如果将表层样品中部分无法明确区分粟、黍的稃片类型计算在内,样品中粟、黍稃片总和平均可以达到所有植硅体数量的2.07% (图 7)。阿敦乔鲁遗址使用年限是公元前1743年~前1375年[8],该遗址人类活动的时间跨度长达400年。从房址内的剖面来看,整个剖面均以黍子和大/小麦为主,粟稃片的植硅体到遗址使用后期才开始少量出现(图 6)。综合考虑遗址区域内的地层和表层样品,植硅体分析揭示了该遗址以黍、大/小麦为主,兼有粟的利用。

阿敦乔鲁遗址位于博尔塔拉河的河谷,整个地区处在干旱少雨的地带,年平均降雨少于200 mm[70],可耕作土地有限,这样的自然环境并不利于农业的发展,自然地层内也并未发现粟、黍的种子植硅体,麦类的植硅体平均含量很少(0.20%)(图 7)。而且在遗址区的样品中,来自黍亚科茎叶中的哑铃型植硅体含量相当稀少,遗址及墓地出土物中也不见镰刀、锄头类的典型农业种植使用的工具[18],说明了遗址周边可能并不种植粟、黍,粟、黍可能是由其他区域传播而来,或者由低海拔的河谷地区携带而来。

这种多种农作物同时利用的模式同时期在该遗址东部的甘肃地区、西部的中亚地区均有发现[4, 71]。甘肃地区的浮选结果表明,其农作物以粟为主,而黍、大麦和小麦的利用非常少[71],相反在西部的中亚地区的一些遗址,则以大麦、小麦为主,粟、黍较少[4]。这种差别一方面可能是由于不同区域对外来农作物接受程度和饮食传统的差异有关,另一方面也可能与种子和植硅体的埋藏学差异有关[72],植硅体埋藏学初步的研究表明,等重量的黍、粟产生的植硅体数量基本相等,但是该研究未考虑麦类作物与之的差别,这有待进一步研究。

3.2 生存策略

在阿敦乔鲁遗址的房址内发现大量的羊粪化石,化石保存完好,且化石中的植硅体、孢粉亦保存完整。阿敦乔鲁遗址周围湖区的孢粉记录表明,西天山地区该时间段与现代的植被组合基本一致[73~74],故可以通过与现代羊粪中孢粉、植硅体数据的对比,揭示阿敦乔鲁遗址青铜时期羊的生活习性及放牧的季节性等问题[31]。该区域植物的花果期大都集中在5~10月,其中蒿属植物的花果期集中在7~10月。现代羊粪采自9月,正值蒿属植物的花期,孢粉的证据表明现代羊粪中蒿属花粉含量最高,孢粉证据与植物花期之间有很好的吻合。且现代羊粪中孢粉浓度高、种类丰富;而羊粪化石中孢粉浓度明显低于现代羊粪,孢粉种类明显少于现代羊粪(图 8),说明古代羊类取食时间/放牧时间不在当地植物的主要花果期内。

同时,大部分羊粪化石早熟禾亚科小穗植硅体含量较高(15%~23%)(图 5),表明遗址羊在进食的过程中食用了大量的种子稃片,也就是说大部分羊进食的时间牧草已经结籽,只有两个样品中小穗含量相对较低(分别为2.84%、3.81%),可能与特殊的取食区域或进食行为有关,不具有代表性。结合羊粪化石中孢粉浓度低、种类单一,与现代羊粪孢粉组合差异较大的特征(图 8),进一步说明了阿敦乔鲁遗址的放牧时间集中于花期后植物已结籽的时期。这一结论与民族学调查、遥感的结论一致[8, 13],为阿敦乔鲁遗址冬季牧场的性质提供了直接的植物学证据。

植硅体组合百分含量的聚类分析表明,羊粪化石YF3、YF4的植硅体组合与房址内表层、地层、火塘HT1的植硅体组合比较类似,而羊粪化石YF5、YF6、YF7、YF8与火塘HT2的植硅体组合较为接近(图 9)。说明房址活动面可能存在大量羊粪,古人可能利用了羊粪作为铺垫物和燃料,这与民族学调查的结果是一致的[16];同时火塘HT1又与疑似储藏间的植硅体组合最为接近(图 9),且储藏间的粮食作物的植硅体含量并未显著增高,推测当时储藏间的主要作用并不是储藏粮食作物,作为燃料和防潮作用的羊粪可能也会放在储藏间里。

图 9 阿敦乔鲁遗址各样品植硅体组合百分比及无序聚类分析 Fig. 9 Percentage and disordered cluster analysis of phytolith assemblages in Adunqiaolu site
4 结论

通过对西天山地区青铜时期阿敦乔鲁遗址房址F1(公元前1743年~前1375年)内的表层样品、地层样品、房址外自然地层样品的植硅体分析以及羊粪化石、现代羊粪的植硅体及孢粉分析,结果如下:

(1) 阿敦乔鲁遗址在房址内的表层样品和房址内的地层样品中,农作物植硅体均以黍和大/小麦为主,粟的植硅体在剖面上层才开始出现,表明先民的谷类作物饮食结构以黍、大/小麦为主,粟在遗址使用晚期才开始利用。

(2) 孢粉分析发现现代羊粪中孢粉种类和浓度均高于羊粪化石,且与现代植被的花果周期吻合。植硅体分析表明来自现代羊粪早熟禾亚科种子稃片的植硅体低于羊粪化石。表明阿敦乔鲁遗址羊类放牧时间应该处于花期结束后,植物已结籽的秋-冬季节,阿敦乔鲁遗址为冬季牧场遗址,粪化石中的孢粉、植硅体组合可用来分析遗址的季节性使用策略。

(3) 阿敦乔鲁遗址植硅体组合百分含量的聚类分析表明,羊粪化石的植硅体组合与房址内火塘、表层和地层的植硅体组合较为接近,且疑似储物间的粮食作物的植硅体含量并未显著增高,表明阿敦乔鲁遗址时期,人们囤积羊粪作为铺垫物和燃料,遗址区储藏间的主要作用可能并不是储藏粮食作物而是储藏羊粪用作防潮和燃料。

植硅体和孢粉分析,共同揭示了在新疆西天山地区,青铜时代的游牧民族生业模式中,可能存在一定程度的农作物利用,季节性的放牧行为在青铜时代已经出现。研究结果深化了对青铜时代以来新疆西天山地区古人生存策略、食物结构等的认识,对利用粪便化石进行古代人类行为研究也具有一定的借鉴意义。

致谢: 感谢审稿专家和编辑部杨美芳老师建设性的修改意见。

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Analysis of plant microfossils reveals the ancient survival strategy of the Adunqiaolu site in Xinjiang, China
Shao Konglan1,2, Zhang Jianping1,3, Cong Dexin4, Jia Peter5, Cui Anning1,2, Wu Naiqin1,2,6     
(1 Key Laboratory of Cenozoic Geology and Environment, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029;
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049;
3 CAS Centre for Excellence in Tibetan Plateau Earth Science, Beijing 100101;
4 Institute of Archaeology, Chinese Academy of Social Sciences, Beijing 100010;
5 Department of Archaeology, China Studies Centre, University of Sydney, NSW 2006, Australia;
6 Institutions of Earth Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029)

Abstract

Understanding survival strategies is an important way to reavel the ancient human activities and cultural development and evolution. It is also a critical issue to be concerned in geology, archaeology and biology. Xinjiang area is a cross interaction region of prehistoric nomadic culture and agriculture culture. One of the evidence of this interaction is the Bronze Age site Adunqiaolu(45°01'28.12"N, 80°32'34.71"E), in western Tian Shan of Xinjiang. There is a controversal point about properties and ancient survival strategies, especially the structure of diet and seasonally used of this sites. 17 phytolith and 2 pollen samples are collected from surface, cultural layers, and sheep/goat coprolites at this ancient site. Also 14 phytolith and 2 pollen samples of modern sheep faeces and natural deposites around Adunqiaolu sites are collected. The result shows that the inflorescence bracts phytoliths of common millet(Panicum miliaceum) and wheat(Triticum spp.)/barley(Hordeum spp.) were the mainly composition of cereals phytoliths, and a small amount of foxtail millet(Setaria italica) phytoliths appeared at the late period of the site. It reminds that the cereals structure of this site were mainly the common millet and wheat/barley, mixed with foxtail millet. The pollen species(24 families/genera) and mean concentration(65533 grains/g) of modern sheep faeces collected in September are definitely higher than sheep/goat coprolites(9families/genara and 27189 grains/g). And Artemisia, which flowers and bears seeds from July to October, is the main pollen of modern sheep faeces. The mean percentage of Artemisia pollen is 54.95% which is higher than sheep/goat coprolites(19.20%), too. At the same time, the phytoliths from the inflorescence bracts of sheep/goat coprolites(average 13.84%) are definitely higher than modern sheep faeces(average 3.62%). This indicates the grazing time of sheep/goat in Adunqiaolu site should be after flowering and producing seeds in autumn to winter, which provides plant evidence of winter usage of Adunqiaolu. The phytolith assemblage of fire pools, active surfaces and sheep/goat coprolites of the ancient site is similar. It indicates that sheep/goat coprolites were collected as bedding materials and fuels and stored at stored room. Our study demonstrates crop structure of ancient people and provides direct plant evidence of site properties and functions, which can help us to better understand ancient survival strategies by pastoralist in the western Tian Shan in the Bronze Age.
Key words: Eurasian steppe    cereal    phytolith    pollen    coprolite    common millet and foxtail millet