2020, Vol.40
2 中国科学院大学, 北京 100049;
3 西北大学文化遗产学院, 陕西 西安 710069;
4 中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101;
5 北京大学考古文博学院, 北京 100871;
6 新疆维吾尔自治区文物考古研究所, 新疆 乌鲁木齐 830011;
7 中国人民大学历史学院, 北京 100872;
8 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心, 北京 100101)
人类在进化过程中，逐渐学会了制造、使用工具以有效获取食物和改善生活条件。考古资料表明，自旧石器时代晚期开始，古人类利用的主要工具从打制石器逐渐过渡到磨制石器，并逐渐在社会生产中占据重要地位[1]。作为国内最早出现的基本磨制石器种类之一，石磨盘和石磨棒在旧石器时代末期已经开始被人们利用[2]。国内目前已知最早的石磨盘发现于陕西宜川龙王辿，年代在距今25000年左右[3]。随着人类社会发展和生活方式变迁，磨制石器的种类和数量持续增多，并在裴李岗时期出土大量石磨盘、磨棒。在仰韶时期，石磨盘出土的数量减少，臼杵和饼形石器出土数量开始增加，显示谷物加工技术可能发生了重大变化[4]。在新旧石器时代转换时期的北京东胡林遗址、南宁豹子头遗址和桂林甑皮岩遗址均出土有万年前后的石杵，至新石器时代，杵臼继续发展，如陕西临潼姜寨仰韶文化遗址出土有石杵13件[5~7]。饼形石器亦在前仰韶时期开始出现，主要分布于黄河、辽河流域、岭南地区和长江流域大溪文化分布地区，在仰韶时期大量出土，与当时黄河流域的石磨盘、石磨棒等研磨石器呈现出此长彼消的状况，随后在中原龙山文化时期消失；而仰韶时期辽河流域的饼形石器则与石磨盘、石磨棒广泛共存，大量使用，一直延续到青铜时代[8]。磨制石器作为新石器时代标志器物，其功能的研究一直是众多学者关注的热点问题。对于石磨盘、石杵、饼形石器等器物功能的研究，早期的学者多基于民族学证据，结合出土背景和器物组合类型，对石器的具体功能做出判断。民族学资料表明石磨盘、石磨棒可用于加工处理粟(Setaria italica)、黍(Panicum miliaceum)等农作物的谷粒，对其进行脱壳处理等[4~5, 9~10]。杵臼在现代则可能主要用于加工粟、黍和高粱(Sorghum bicolor)，对其进行脱壳和磨粉，也可能用于加工食用豆类[4]。对饼形石器的功能，学术界的看法尚未统一，其可能用于谷物脱粒、脱壳和磨粉[8]，也有学者认为其可作宗教用途[11]或作为其他装饰物的毛坯[12~13]。之后，力学分析和石器表面使用痕迹分析方法为石器的作业对象和方式推测提供了线索，如石器上的有机残留和矿物残留显示部分石磨盘、磨棒还可用于动物皮革加工和颜料研磨[6, 14~16]。
随着科技的发展，微痕分析和植物微体遗存(主要是淀粉粒和植硅体)分析为了解古代石器功能、植物资源利用、古人类食物结构和生业经济模式等提供了新方法[17~22]。淀粉(starch)是一种广泛存储于植物种子、果实和块根块茎中的葡萄糖长链聚合物，由大量淀粉粒(starch grains)组成[23]。根据淀粉粒在大小、形态和纹饰等方面的差异，可对植物的科、属进行分类，某些特殊情况下甚至可以鉴定到种一级[24]。植硅体(phytolith)是高等植物细胞中的非晶质二氧化硅矿物，具有个体小、产量大、耐高温和原地埋藏等特点，其大小和形态特征在不同植物类型和同类植物不同组织间存在明显的差异，在禾本科植物中产量尤为丰富，在植物分类学上具有重要的鉴别意义[25]。近年来，淀粉粒分析方法表明石磨盘、石磨棒除用于加工处理农作物谷粒外[26~27]，还用于加工野生植物，如橡子、块根块茎类植物和食用豆类等[28~32]。靳桂云等[33]利用植硅体分析方法，马志坤等[34~35]则综合了淀粉粒和植硅体分析方法对古代石刀表面残留物进行了研究，认为其除用于收割农作物以外，还可用于加工豆类和刮削块根块茎。
新疆地处中国西北，近于欧亚大陆的几何中心。该区域荒漠、绿洲、草原并存，东西方文化交流频繁，复杂的自然环境造就了当地早期先民狩猎、畜牧、游牧、半农半牧等多样的生业经济方式[36]。新疆自公元前两千纪开始步入青铜时代[37]，早期考古调查和研究在西天山、伊犁河谷和帕米尔南部等地区发现了大量青铜时代的居址，如尼勒克县穷科克遗址、喀拉苏遗址和恰勒格尔居址、新源县阿尤赛沟口遗址、塔城卫生学校遗址[38]、温泉县阿敦乔鲁遗址[39]和呼斯塔遗址[40]、双河市泉水沟遗址[41]等，这些遗址所表现的文化特征与欧亚草原、乌拉尔或中亚等地的同时期文化存在广泛联系，具安德罗诺沃文化的典型特征[42]。遗址同时出土了大量石磨盘、石杵和饼形石器，但新疆地区目前已有的植物微体遗存分析主要用于探究古代居址和墓葬中植物资源利用[43~44]和人类活动情况[45]，例如对出土的饼、面条、饺子、粥等食物遗存的成分分析。利用石器表层残留物中的植物微体遗存分析进行器物功能研究的遗址只有少数，如巴里坤石人子沟遗址[46]、尼勒克县喀拉苏遗址和温泉城阿敦乔鲁遗址等[47]，应用范围还相当有限，对新疆伊犁地区出土的青铜时代典型石器功能分析的研究还不够全面。
本文对新疆伊犁尼勒克县吉仁台沟口遗址(图 1)出土的1件石磨盘、3件石杵和4件饼形石器(图 2-A)的表面残留物进行了淀粉粒和植硅体分析，尤其用于研究的长条形石磨盘，在中国内地并不多见，而与中亚和欧亚草原的安德罗诺沃文化遗址出土的磨盘相似。因此本研究的目的在于了解在新疆伊犁地区复杂的自然环境和生业模式条件下，当地先民对石器和石器组合的利用特点，并尝试与中国其他地区石器功能的异同进行比较，进而深化对新疆伊犁地区安德罗诺沃文化石器功能的认识。
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图 1 新疆伊犁尼勒克吉仁台沟口遗址地理位置 Fig. 1 Map of study area, Jartai Pass site in Nilka County, Xinjiang |
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图 2 实验选取的吉仁台沟口遗址出土的石器(比例尺：5cm) (A)和文化层取样剖面(B) A：(a)饼形石器F21①：1，(b)饼形石器F21②：6，(c)饼形石器F21②：10，(d)饼形石器T3353②：3，(e)石杵T3354②：8，(f)石杵T3354②：9，(g)石杵F1ZD9：1，(h)石磨盘T3851②：5；B：剖面T3751 Fig. 2 Stone artifacts excavated from the Jartai Pass site for examination (scale bar:5cm) and profile of cultural. Layers at the site:A: (a)pie-shaped stone artifact F21①:1, (b)pie-shaped stone artifact F21②:6, (c)pie-shaped stone artifact F21②:10, (d)pie-shaped stone artifact T3353②:3, (e)pestle T3354②:8, (f)pestle T3354②:9, (g)pestle F1ZD9:1, (h)morta T3851②:5; B:Profile at the square T3751 |
吉仁台沟口遗址(43.84°N，82.77°E)位于新疆尼勒克县科克浩特浩尔蒙古族乡恰勒格尔村东1.5km处(图 1)，地处天山南北两支之间，坐落于伊犁河三大支流之一的喀什河北岸三级台地上。遗址分布区东西长400m，南北宽约200m，总面积约8×104m2，清理出大型房址、窑址、墓葬遗迹多处，发现灰坑、灶(火塘)、冶炼遗迹、煤堆等200余座[48]；出土遗物标本1千余件，以陶器、石器为主，含少量铜器、骨器、铁器等；另出土较多羊(Caprinae)、牛(Bovinae)、马(Equus Linnaeus)等残碎动物骨骼，还集中发现2000多粒炭化黍和少量大麦(Hordeum vulgare)、小麦(Triticum aestivum)遗存。遗存年代集中在青铜时代晚期，约距今3600~3000年[49]。该遗址是目前伊犁河流域发现的规模最大、年代最早的，以青铜文化为主体的聚落遗址，从考古遗存上看，与安德罗诺沃文化联系紧密，并体现畜牧向游牧过渡的生业特征[50]。
遗址所在的伊犁河流域位于新疆最西部，属于北温带大陆性半干旱气候区，地势东高西低，向西开口。在河流冲积下，流域内平原发育，山地与山间盆地、河谷交错分布。新疆尼勒克县现代年平均降水量256.0~798.3mm，年均温5.7~9.4℃[51]。粉砂沉积的孢粉记录显示，伊犁河谷在距今3700年到3000年气候较现代偏凉湿，降水丰富，而在距今3000年到2600年期间气候逐渐变干并产生极端干旱现象[52~53]。
2 材料与方法此次共对遗址出土的8件典型石器进行了表面残留物样品采集，石器样品分别来自探方T3851第2层出土的石磨盘1件、房址F1第1和第2层出土的磨制饼形石器3件和探方T3353第2层出土的打制饼形石器1件、房址F1中柱洞F1ZD9出土的石杵1件和探方T3354第2层出土的石杵2件(图 2-A)；同时，采集了探方T3751的文化层堆积(图 2-B)和表土作为污染控制样品，该探方第2层和第3层出土的兽骨则用于年代测定。
其中1件石磨盘的样品编号为T3851②：5，长条形，两端微翘，两面较平，因与中亚和欧亚草原的安德罗诺沃文化遗址出土磨盘相似而作为对象进行研究；3件石杵的样品编号分别是T3354②：8、T3354②：9和F1ZD9：1，它们形制相似，以长条砂岩打磨而成，打磨光滑；4件饼形石器则分为两种类型：样品F21①：1、F21②：6和F21②：10呈圆形或卵圆形，由河岸砾石制成，磨圆程度较好；样品T3353②：3为打制，边缘具棱角，横截面略呈梯形。
T3751共分为3层(图 2-B)，第1层为表土层(耕土层)，采集1个样品，编号T3751①：1；第2层为黄色土，深度20~120cm，随地形变化较大，土质较为致密，内含少量植物根茎、石子、螺壳以及碳粒，还有一定数量的人类遗物如陶片、兽骨等，该层共采集5个样品，分别编号T3751②：1~T3751②：5；第3层为灰黄色土，深度120~145cm，有较多兽骨、陶片和少量石器，共采集2个样品，分别编号T3751③：1和T3751③：2。
探方T3751第2层和第3层出土兽骨经北京大学14C测年实验室AMS14C测年，结果分别为3300~3100cal.aB.P.和3400~3300cal.aB.P.。发掘区内的地层为统一编号，各探方2层的年代可相互对照。结合探方T3652第2层和F1ZD9出土兽骨样品经北京大学AMS14C测年(新疆文物考古研究所王永强未发表结果)，T3652第2层年代为距今2865±20年、2975±25年，校正后年代在距今约3000~3300年；F1ZD9为3465±20年，校正后年代在距今3800年左右。其中房址F1主体位于探方T4546，开口于第2层下，打破生土层，说明房址年代较探方2层早；柱洞F1ZD9属于房址中的遗迹现象，开口于房址F1的1层。因此，用于分析的石器年代推测在距今约3800~3000年，属于新疆青铜时代范围。
对器物表面淀粉粒和植硅体的提取和分析鉴定方法参考Therin、Piperno、吕厚远和杨晓燕等已发表的文献[54~61]，步骤简述如下：在考古遗址发掘现场用超声波采集石器使用面和非使用面的残留物样品，在实验室对残留物样品加入6 %的H2O2以除去样品中的有机质，加入10 %的盐酸去除样品中钙质，加入6 %的六偏磷酸钠((NaPO3)6)溶液以分散粘土杂质，加入比重为1.8的氯化铯(CsCl)重液用于浮选淀粉粒，之后，加入比重为2.35的溴化锌(ZnBr2)重液以提取植硅体。提取的淀粉粒和植硅体制片，在显微镜下观察、拍照、记录并鉴定。
3 结果探方T3751第③层文化层堆积中植硅体遗存含量较少，植硅体仅出自于T3751①：1和T3751②：3~5这4个层位。其中，T3751①：1发现植硅体289粒，T3751②：3~5分别发现植硅体134粒、108粒和125粒；它们的类型包括哑铃型、鞍型、齿型、尖型、帽型、塔型、方型、棒型等，但均未发现农作物稃片植硅体。遗址中出土石器的非使用面无淀粉粒和植硅体发现，使用面的淀粉粒和植硅体统计结果如下。
3.1 淀粉粒分析结果用于实验分析的8件石器中有6件发现了淀粉粒残留，共发现淀粉粒48颗，分为4个类型(表 1和图 3)。
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表 1 吉仁台沟口遗址石器上淀粉粒和植硅体残留 Table 1 Starch and phytolith residues on the surface of stone tools from Jartai Pass site |
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图 3 吉仁台沟口遗址出土器物表层残留物中的淀粉粒(比例尺：20μm) (a)~(d)A类；(e)~(h)B类；(i)~(n)C类；(o)~(r)D类 Fig. 3 Typical starch grains recovered from residues on the stone tools(scale bar:20μm)from Jartai Pass site |
A类，共4颗(图 3a~3d)。见于石杵F1ZD9：1和T3354②：9，粒径范围为14.9~23.1μm，为单粒、透镜状，部分表面有凹坑，偏光下消光臂为X型，脐点居中闭合，无层纹及裂隙。在形态上与禾本科小麦族(the tribe Triticeae)植物种子的淀粉粒接近。考虑到吉仁台沟口遗址已出土大麦和小麦的炭化种子[49]，这些小麦族淀粉粒应当来自麦类作物。
B类，共5颗(图 3e~3h)。B类淀粉粒含2种类型：B1类(图 3e~3f)见于石杵F1ZD9：1和T3354②：9，粒径范围7.63~26.9μm，平均粒径20.3μm，为复粒、半圆形，偏光下消光臂弯曲，脐点偏心，大部分有“Y”形或放射状裂隙；B2类(图 3g~3h)见于石磨盘T3851②：5，长轴范围为19.3~20.7μm，平均长度为20.1μm，短轴长14.9~16.1μm，平均长度为15.6μm，为复粒，消光臂略弯曲，脐点偏心，无层纹，有放射状裂隙，在明场下呈现半透明态。根据淀粉粒的形态特征，认为B类淀粉粒与某些植物块根块茎的淀粉粒接近，具体种属尚无法辨认。
C类，共5颗(图 3i~3n)。C类淀粉粒包括2种类型：C1类(图 3i~3l)共4颗，见于饼形石器F21①：1、T3353②：3和石磨盘T3851②：5，其长轴长8.3~8.5μm，短轴长7.0~7.1μm，为单粒、钟形，消光臂“X”形，脐点偏心，无层纹及裂隙；C2类(图 3m~3n)呈椭圆形，见于饼形石器T3353②：3，其长轴为20.8μm，短轴为8.9μm，消光臂弯曲，脐点偏心，无层纹及裂隙。根据淀粉粒的形态特征，认为C类与葫芦科栝楼属(Trichosanthes)植物块根的淀粉粒相似，但只发现5颗故暂且存疑。
D类，共34颗(图 3o~3r)。D类包含2种类型：D1类(图 3o~3p)见于石磨盘T3851②：5，偏振光下消光臂为“X”形，脐点偏心，表面有杂质包裹无法辨认；D2类(图 3q~3r)见于石磨盘T3851②：5，淀粉粒颗粒通常较小，无法判断具体种类，但部分表面有刻痕。因此，将D类淀粉粒归类为不可辨认类型。
3.2 植硅体分析结果用于实验分析的8件石器中有5件石器发现植硅体残留(表 1和图 4)，包括石杵T3354②：8、T3354②：9和饼形石器F21①：1、F21②：6、T3353②：3，共775颗，来自粟类作物稃片的植硅体占9 %。其中，石器T3354②：8使用面上共发现植硅体256颗，粟类作物稃片植硅体占该石器上发现植硅体总数的6.6 %，其他类型植硅体以早熟禾亚科(Pooideae)类型和棒型为主，另发现葫芦科栝楼属植物果皮的植硅体类型(图 4t)和植物组织残留(图 4u)。石杵T3354②：9使用面上发现植硅体305粒，粟类作物稃片植硅体占该石器上发现植硅体总数的16.7 %，其他类型植硅体以棒型、早熟禾亚科类型为主。饼形石器F21①：1上共发现植硅体77粒，占植硅体总数的9.9 %，以早熟禾亚科类型为主，另含较多棒型植硅体，未发现粟类作物稃片植硅体。饼形石器F21②：6的使用面发现116个植硅体，其中粟类作物稃片植硅体占1.7 %，其他类型植硅体以平滑棒型和刺棒型为主，早熟禾亚科类型居于其次。饼形石器T3353②：3上共发现植硅体18粒，包括早熟禾亚科、平滑棒型、长尖型等，未发现农作物稃片类植硅体。
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图 4 吉仁台沟口遗址出土石器上和现代样品的植硅体和植物组织残留物 比例尺：(a~t，v)：20μm；(u，w)：60μm (a)哑铃型(bilobate)；(b)多铃型(multilobate)；(c)帽型(hat)；(d)长鞍型(long saddle)；(e)塔型(tower)；(f)短鞍型(short saddle)；(g)平滑棒型(smooth-elongate)；(h)分支型(dendritic)；(i)长尖型(long-acute)；(j)短尖型(short-acute)；(k)齿型(trapezoid)；(l)扇形(fan-shaped)；(m)~(o)其他(others)；(p)~ (q)黍稃片植硅体(broomcorn millet(Panicum miliaceum))；(r)~ (s)粟类作物稃片植硅体(phytoliths from millets(Setaria italica or Panicum miliaceum))；(t)石器残留物中的植硅体(phytolith of snakegourd from stone artifacts)；(u)石器表层的栝楼(Trichesanthes kirilowii)果壳组织残留(phytolith from modern samples of pericarp of snakegourd)；(v)现代栝楼(Trichosanthes kirilowii)果皮典型植硅体(snakegourd tissues from stone artifacts)；(w)现代栝楼(Trichosanthes kirilowii)果皮典型植物组织(tissues from modern samples of pericarp of snakegourd) Fig. 4 Phytoliths and plant tissues on the stone artifacts excavated from Jartai Pass site and modern references. Scale bar:(a~t, v); 20μm; (u, w):60μm |
为排除石器在埋藏、采样和样品处理过程中受到污染的可能性，实验采集了器物埋藏地层中的堆积物、石器非使用面的残留物作为污染控制样品进行了植硅体和淀粉粒分析。经校正的AMS14C测年结果显示，探方T3751第②层和第③层的年代分别为3300~3100cal.aB.P.和3400~3300cal.a B.P.，根据层位的叠压打破关系以及实验石器所处的层位比较，其年代与用于实验分析的石器年代相当。该探方的文化层堆积物中植硅体遗存含量较少，植硅体仅出自于T3751①：1和T3751②：3~5这4个样品，且均未发现农作物稃片植硅体。同时，石器的非使用面上未提取到淀粉粒和植硅体，表明石器表层残留应该来自使用过程中[62~63]。
根据遗址中出土兽骨的AMS14C测年结果和石器所属地层的层位关系，用于分析的3种类型石器年代与新疆青铜时期文化年代相当。在其上发现了小麦族和块根块茎类植物的淀粉粒、粟类作物稃片植硅体以及栝楼属植物果皮上的植硅体和植物组织，结合遗址出土的大麦、小麦等大植物遗存证据，表明吉仁台沟口遗址的先民利用石磨盘、石杵和饼形石器对粟类作物、麦类作物和某些块根块茎类植物进行加工处理，但不同类型石器处理植物的种类和作用方式存在差异。
根据民族学调查，欧亚草原青铜时代出土的石杵与石磨盘被推断与农产品加工处理过程相关，同时用于加工处理野生和驯化的草原植物[64~65]。我们对吉仁台沟口遗址同类石器的植物微体化石分析结果支持这一推论，这些器物既加工麦类作物，亦加工可能采集的块根块茎类植物。与该地区其他同时代遗址进行对比分析表明，温泉县阿敦乔鲁遗址(3900~3600cal.aB.P.)虽然在遗址房址内的堆积物和羊粪化石中发现了黍和麦类稃片植硅体[43]，但出土石磨盘上只发现了寄生植物肉苁蓉(Cistanche deserticola)的淀粉粒，距今约3700年的尼勒克县喀拉苏遗址出土石磨盘等石器表面残留物中发现了小麦淀粉粒[47]，公元前第二个千年后段的吉仁台沟口遗址则出土了2000多粒黍和少量大麦、小麦[48]。据此可以推测，随着时间的推移，生活于伊犁地区的青铜时代先民在利用石磨盘对野生或栽培的块根块茎类植物进行加工处理的同时，对谷物的加工处理强度不断增强。虽然大植物遗存显示吉仁台沟口遗址出土大量黍，而用于分析的所有石器中均未发现粟类作物的淀粉粒，且遗址中并未发现类似稍晚的鄯善洋海墓地、苏贝希遗址等地出土的面包和小米饼等形式的食物遗存[66~67]，所以，粟类作物淀粉粒的缺乏可能暗示，生活于吉仁台沟口遗址的先民以东亚地区史前居民传统的粒食方式消费粟黍一类谷物，比如直接蒸煮，并不利用石磨盘将其进行磨粉处理。
此次用于分析的饼形石器分为两种类型，打制饼形器上发现有块根块茎类植物的淀粉粒，其部分形态特征与石磨盘上的钟形淀粉粒一致，且与石磨盘上的部分淀粉粒同属栝楼根。在对辽西地区兴隆洼到红山时期遗址出土的饼形石器研究中[68]，形制规整的圆饼形石器多做研磨使用，该类型石饼在赵宝沟文化时期出土较多，其功能可能在一定程度上与石杵、石臼相互替代。但在兴隆洼和红山文化时期，石饼与石杵、石臼共出，说明二者同时使用，饼形石器更可能与石磨盘、磨棒组成一个加工系统，将磨盘与磨棒的加工物进行再加工[69]。陈胜前等[70]通过对哈民忙哈遗址出土饼形石器的使用痕迹和浅盘状磨面形态分析，认为其使用方式应该为：在石磨盘上转动研磨更柔软、细腻的对象，如橡子面；表面浅凹坑或沟槽痕迹表明其还可能用于敲砸与用作砾石磨制骨角工具。
石器表层残留物中发现的栝楼(Trichosanthes kirilowii)遗存，表明在吉仁台沟口遗址生活的先民可能利用饼形石器对栝楼进行加工处理。栝楼为多年生攀援草本，其根、果实、果皮和种子为传统中药材[71]，在新疆目前仅栽培一种，于乌鲁木齐、昌吉、石河子、伊犁等地较多[72]。《本草蒙筌》记载有对栝楼进行臼捣和研磨的加工处理方法：“囫囵捣烂，或煅粉或研明矾末掺，各以新瓦贮盛，置于风日处所，待甚干燥复研细霜”[73]。早先的淀粉粒分析研究也表明，早在旧石器时代晚期到新石器时代早期，华北平原和长江中下游地区的先民就已经开始对栝楼属植物进行利用，利用石磨盘对栝楼根进行如碾磨一类的加工处理[19, 74]。因此，我们认为该遗址出土的打制饼形石器可能与石磨盘配合使用，至少用于搓磨栝楼等块根块茎类植物，从而便于后续加工，其功能类似于石磨棒和磨盘的组合。
粟黍颗粒小而多，在不借助工具的情况下并不能有效的脱粒，但目前尚未发现史前的脱粒工具[75]。范杰[8]在饼形器作用的研究中，根据考古学资料的观察对其功能做出推断，认为仰韶时期农业发展，杵臼和饼形石器大量出现，鉴于磨盘、磨棒和杵臼均可用作谷物脱壳工具，那么饼形石器则可能为粟类作物脱粒工具，跟其他并存石器的功能存在差异，并推断史前先民以手握饼形石器、磋磨谷穗的方式完成脱粒的加工过程。吉仁台沟口遗址出土的磨制饼型石器表面残留物中的少量粟类作物微体化石，表明其可能参与粟类作物的加工过程。考虑到提取到的粟黍农作物稃片植硅体数量稀少(远少于该遗址石杵表面粟类作物稃片植硅体残留物的数量)，且未发现淀粉粒，因此推测其用于脱粒的可能性较大。但同时也因微体植物遗存数量较少，对此类磨制饼形石器的具体功能分析，有待进一步实验结果的支持。
石杵表层残留物包含麦类作物和块根块茎类植物的淀粉粒，粟类作物种子稃片植硅体以及栝楼属植物果皮植硅体和植物组织残留物，表明石杵在对麦类作物种子和某些块根块茎类植物根茎进行杵捣或研磨的同时，也用于粟类作物种子脱壳，并对采集的野生植物果实进行加工，表现出“一器多用”的利用特征。人类在开发利用植物资源的过程中，常用蒸煮、烧烤、浸泡、臼捣、碾磨、沥滤、发酵等食物准备和加工技术对其进行处理，不同的加工利用方式可能使淀粉粒形态产生不同特征的变化[76]。石杵上的小麦族植物淀粉粒显示出边缘锯齿状的损伤特征(图 3c~3d)，但其破坏特征与杵捣、研磨产生的破坏特征如开裂、破碎、断裂、表面刻痕、层纹改变、边缘不规则变化和消光臂增加、消光区域扩大等[77]并不相符，其产生是否与该类型石器在当时特殊的作用方式或后期埋藏的风化作用相关有待进一步探究。
5 结论本文对新疆伊犁尼勒克县吉仁台沟口青铜时代遗址3000~3800(cal.aB.P.)出土石磨盘、石杵和饼形石器共8件石器的表面残留物进行了淀粉粒和植硅体分析。石器表面的淀粉粒来自禾本科小麦族和某些块根块茎类植物，而石器表面发现的775粒植硅体中，粟类作物稃片植硅体占9 %，其他类型的植硅体以早熟禾亚科类型和棒型为主，另在石杵上发现栝楼属植物果皮植硅体及植物组织。
结合大植物遗存的分析结果表明，青铜时代晚期在吉仁台沟口遗址生活的先民利用石磨盘、石杵和饼形石器对粟类作物、麦类作物和某些块根块茎类植物进行加工处理，但不同类型石器处理植物的种类和作用方式存在差异。石磨盘被用于研磨麦类作物谷粒和某些种类的块根块茎类作物，并将打制饼形石器与石磨盘配合使用，用于加工栝楼根一类植物的块根块茎。而磨制饼形石器则可能用于粟类作物脱粒，将收割后作物的谷粒从谷穗上脱下，以便于在后期农作物加工处理过程中尽可能的将其他的脱出物如短茎秆、颖壳、杂物与谷粒分离出来。另外，生活于吉仁台沟口遗址的先民也可能利用石杵研磨麦类作物谷粒，对粟和黍的谷粒进行脱壳，并对栝楼属植物的果实进行加工。
对吉仁台沟口遗址出土石器表面残留物的淀粉粒和植硅体分析，共同揭示了新疆地区复杂的自然环境和生业模式条件下石器利用的特点，加深了对安德罗诺沃文化石器功能的认识，同时补充了了植物大遗存的分析数据，加深了对新疆伊犁地区青铜时代先民植物资源利用和生业经济模式的理解。
致谢: 兰州大学董广辉教授、博士生仇梦晗，以及北京大学博士生马永超共同参与了野外采样工作；中国科学院青藏高原研究所高玉博士、博士生孙青丽，兰州大学博士生杨继帅，以及各位审稿专家和编辑部杨美芳老师等在论文撰写与修改过程中提出了诸多建设性的意见，在此一并致以谢忱!
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,
Ma Zhikun3
,
Chen Qiuhe4,
Ma Yongchao5,
Ruan Qiurong6,
Wang Yongqiang6,
Han Jianye7,
Yang Xiaoyan1,8
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049;
3 School of Cultural Heritage, Northwest University, Xi'an 710069, Shaanxi;
4 Institute of Geographic Sciences and Natural Resource Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101;
5 School of Archaeology and Museology, Peking University, Beijing 100871;
6 Cultural Relics and Archaeology Institute of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Vrumchi 830011, Xinjiang;
7 School of History, Renmin University of China, Beijing 100872;
8 CAS Center for Excellence in Tibetan Plateau Earth Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101)
Abstract
Xinjiang, located in central Eurasia, is well known for cultural exchanges between the East and West. Its strategic location and complex natural environment have paved the way for diverse subsistence strategies. This makes it an important area for exploration of ancient human activities, and cultural developments in Eurasia. A large number of stone artifacts from the Neolithic to Bronze Age were unearthed here, but little is known about their functionality. The artifacts resemble used in the Andronovo culture and widely distributed in the Eurasian steppe, were less understood in China. Therefore, this study aims to discover the functionality of ancient stone artifacts unearthed in Xinjiang by using phytolith and starch grain analyses.The types of the stone artifacts excavated from Ili region at Jratai Pass site(43.84°N, 82.77°E; 3600~3000 cal.a B.P.)and selected for examination were pestle, cake-shaped stone tool, and slab. 48 ancient starches from the tribe Triticeae(probably wheat and barley), roots and tubers were recovered from the tool surfaces. Among the 775 phytoliths recovered from stone tools, millet comprised 9% of the phytolith assemblage. Additionally, phytoliths and tissue residues of snake gourd(Trichosanthes)pericarp were extracted from the surface of a pestle.Combinating the results from ancient starches and phytoliths recovered from the stone slab, pestles and cake-shaped stones from the Jartai Pass site, the data suggests that stone slab and pestles were probably used for grinding wheat, barley, roots and tubers. Moreover, pestles were probably used for dehusking millets, and processing snake gourds; Cake-shaped stones at the Jartai Pass site were classified into two morphological types:chipped stone tools, probably combined with slabs-were used for grinding roots and tubers(such as snake gourd), and polished stone tools with a little micro-remains of millet-were used for threshing grains.This study provides a basis for understanding the function of stone tools unearthed from archaeological sites in Ili Valley, Xinjiang, especially with the characteristics of Andronovo Culture. Moreover, the discovery of starches and phytoliths supplements studies based on plant macro-remains. Hence, we gain a better understanding of the livelihood model of the society of Andronovo Culture.