第四纪研究  2020, Vol.40 Issue (2): 428-440   PDF    
植硅体与稳定同位素分析揭示的新疆汉代驻军多样的农作物利用策略
王伟1, 段阜涛1, 杨继帅1, 刘依1, 张曼1, 田小红2, 吴勇2, 任乐乐3, 安成邦1     
(1 兰州大学资源环境学院, 西部环境教育部重点实验室, 甘肃 兰州 730000;
2 新疆维吾尔自治区文物考古研究所, 新疆 乌鲁木齐 830011;
3 兰州大学历史文化学院, 甘肃 兰州 730000)
摘要:两汉时期西域戍边遗址驻军的农作物利用策略及生业模式研究对于深入了解中原王朝的屯垦政策以及西域汉代驻军的环境适应策略具有重要意义。目前,已有的西域屯垦戍边研究主要关注于军事屯田的起源、分布及影响等,而对两汉时期戍边遗址驻军的生业状况尤其是农作物组成及利用策略尚缺乏系统研究。本文通过对新疆(古代称为西域)石城子遗址土壤样品的植硅体分析与动物骨骼样品的稳定碳氮同位素研究,揭示了新疆汉代驻军多样的农作物利用策略及生业组成。研究发现黍(Panicum miliaceum)和青稞(Hordeum vulgare L.)应该是石城子遗址驻军主要的粮食作物,而房址地面土样中较高的C4植硅体含量可能表明驻军对植物资源,也许是谷物进行的脱壳处理。草拌泥土壤样品中发现的黍类稃壳遗存,则很好地揭示了农作物副产品在房址墙体建设中的重要作用。此外,羊(Ovis sp./Capra sp.)、牛(Bos sp.)等动物骨骼样品的稳定同位素分析更为我们展示了农作物栽培与家畜饲养之间的可能联系,具体表现为驻军可能利用黍类以及青稞作物秸秆对部分羊、牛等家养食草动物进行饲喂。而以黍与青稞为主的农业,以羊牛为主的畜牧业以及狩猎活动一道构成了石城子遗址驻军多样的生业组成。
关键词新疆    植硅体    稳定同位素    农作物利用策略    生业组成    
中图分类号     K85;Q915.2+3;P594+.2                     文献标识码    A

0 引言

石城子遗址地处新疆天山北麓的奇台县,不仅是古丝绸之路北道上重要的交通要塞,同时也是沟通天山南北的关键通道,具有重要的战略意义。石城子遗址一般被认为是汉代的疏勒城所在,正对着北面匈奴大军,疏勒城因东汉时耿恭孤军驻守力抗匈奴数万大军而名垂青史[1]。《后汉书》中《耿恭传》记载:“永平十七年冬…以恭为戊己校尉”。戊己校尉既是领兵官,也是屯田官[2]。东汉时期,国力比西汉时期稍逊,西域驻军也大多需要屯田。史料记载公元74年,耿恭屯后王部金蒲城(今新疆吉木萨尔县境内),后因疏勒城边有溪流可以固守,便迁至此城[3]。因此,石城子遗址的发掘对于了解西域两汉时期军事要塞的屯田驻守具有重要意义。

作为中原王朝管理西域的重要国策,两汉时期西域屯垦戍边一直受到广泛关注,并且诸多学者已对军事屯田的起源、分布及影响等问题进行了有益的探讨[4~6],不过针对两汉时期西域军屯遗址的农作物构成与利用策略尚缺乏系统地考古学研究。石城子遗址的农业考古研究是非常重要的,不仅有助于了解新疆东天山北麓汉代驻军的饮食构成与生业策略,而且有利于揭示两汉时期屯田政策对西域驻军生产、生活等诸方面的作用与影响。植硅体与动物骨骼稳定碳氮同位素研究能够为上述问题的解决提供有益的信息。其中植硅体是在高等植物细胞组织内或细胞间发育的非晶质二氧化硅矿物,具有个体小、产量高、抗分解以及原地沉积等特点[7~8],因此考古土壤中植硅体组合能够反映微观环境变化以及与植物选择和利用有关的人类文化活动[9]。而且植硅体还是研究栽培作物的较好的微体化石系统,已被广泛应用于粟(Setaria italica)、黍(Panicum miliaceum)、大麦(Hordeum spp.)、小麦(Triticum spp.)和稻米(Oryza sativa)及其他农业考古研究中[10~15]。而作为古食谱研究的重要工具之一,稳定碳氮同位素技术因拥有可以定量分析的优势已被广泛地应用于各遗址动物食谱分析[16~22],而且在新疆C3植物主导的自然环境中,不同种属动物的骨骼稳定碳同位素分析将有助于揭示家畜饲养与谷物栽培特别是C4粟黍农业之间的关系。

本文系统采集了石城子遗址中房址地面、房址墙体以及陶罐等不同取样单位的多份土壤样品开展植硅体分析,同时在遗址中收集了包括狗、羊以及牛等多种动物骨骼样品开展稳定碳氮同位素研究,试图揭示新疆汉代石城子遗址驻军的农作物利用策略与生业组成。

1 研究区概况

石城子遗址(43°37′0″N,89°45′45″E;1770m a.s.l.)位于新疆奇台县半截沟镇麻沟梁村东北的麻沟梁上,地处天山山脉北麓山前丘陵地带(图 1a)。古城依地势而建,北高南低,起伏较大。平面近似长方形,南北长约380m,东西宽约280m,总面积约11×104m2。北城墙和西城墙保存较完整,东、南部临深涧,北部为陡坡,仅有西面地势低缓开阔,与外界相连[1]。新疆文物考古研究所从2014年开始对该遗址进行考古发掘,发现了房址、城墙、护城壕、墓葬等遗迹,出土了板瓦、筒瓦、瓦当等建筑材料以及陶、铜、石、骨器与丰富的动物骨骼[1]。根据已发表的碳十四(14C)测年结果,并结合遗址出土的建筑材料分析,我们基本可以确定石城子遗址属于两汉时期[23](表 1)。该遗址海拔约为1770m,气候属于中温带大陆性半荒漠干旱性气候。年平均气温为5.5℃,年平均降水量为269.4mm,当前遗址周边主要种植旱地小麦,同时存在羊牛等牲畜的放牧活动[24]

图 1 (a) 石城子遗址所处的地理位置和(b)石城子遗址发掘现场 Fig. 1 (a)Geographic location and (b)excavation scene of Shichengzi site

表 1 新疆石城子遗址年代信息 Table 1 Chronological information of Shichengzi site in Xinjiang
2 材料与方法

新疆文物考古研究所于2014年开始对石城子遗址开展了为期多年的发掘工作,其中2014年发掘地点位于西墙南段及城内西北部,发掘面积约为300m2;2015年对该城进行调查,在城西发现陶窑和墓葬,2016年继续在城内西北部布方发掘,以5m×5m的规格共布探方24个,编号为T1~T24,总发掘面积640m2;2017年的发掘区域主要为西、北城墙、护城壕及房屋两间,以5m×5m规格布设探方25个,布方编号为T28~T44、T48和T51,发掘面积约为500m2[1, 25]。我们选择的土壤样品主要来自2017年发掘出的房屋、北城墙墙体以及墓葬等遗迹,其中房址地面样品取自于房内坍塌土堆积,房址墙体样品来自于北城墙东壁剖面(图 1b),墓葬样品取自墓葬陶罐内填土及陶罐表皮,共计采集了15份土壤样品,对其进行植硅体分析与鉴定。同时,我们还在2017年发掘的多个探方及房址内共采集了19例动物骨骼样品,通过动物骨骼鉴定发现其中羊骨数量最多,为13例,牛骨为2例,狗和鹿骨各一例,另外还包括了不可鉴定的食草动物2例。

植硅体的提取采用了王永吉和吕厚远[7]的方法,具体步骤为:1)从干燥后土样中称取5g样品;2)将样品放入试管,加30 %双氧水(H2O2),使其充分反应以去除有机质;3)加蒸馏水离心清洗3次,然后加入稀盐酸(10 %),沸水加热15min,去除钙、铁等矿物质;4)加蒸馏水离心清洗3次,然后加比重2.35的溴化锌重液进行浮选;5)加蒸馏水清洗重液,随后将提取到的植硅体放入载物片上,用中性树胶制片。植硅体的统计与鉴定在高倍显微镜下进行。大部分样品统计数量在300粒以上,对于植硅体含量较少的样品则统计100粒以上,植硅体的分类主要是参照王永吉和吕厚远[7]的分类标准,粟、黍植硅体鉴定主要依据Lu等[26]的鉴定方法,麦类作物的鉴定则主要依据Rosen[27]的鉴定方法。

动物骨胶原的提取基于以下步骤:1)使用电动钻孔打磨骨样,以剔除骨样表面内外的污染物,然后从中挑选2g骨样,并使用去离子水清洗干净;2)将骨样浸泡在0.5mol/L的盐酸溶液中,放置温度为4℃冰箱内,每两天更换溶液,直到骨样变得松软并且盐酸溶液中无明显气泡冒出;3)使用去离子水将骨样洗至中性,随后将其浸泡在0.125mol/L的氢氧化钠溶液20 h,放置在温度4℃冰箱内,以去除骨样中可能存在的腐殖质酸;4)使用去离子水将样品洗至中性,然后将骨样浸泡于pH值为3的溶液中48 h,放入温度为75℃的烘箱内,使其明胶化;5)趁热过滤液体,放入冰箱冷冻,待样品完全凝固后放入冷冻干燥机48 h后取出。随后在兰州大学西部环境教育部重点实验室,使用气体稳定同位素质谱仪进行稳定碳、氮同位素分析,碳氮同位素测量值分别参照国际的VPDB和AIR标准,碳氮同位素分析精度达到0.1 %。碳、氮百分含量测试则是在兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室通过元素分析仪完成。

植硅体组合百分比分布图谱是在Tilia 2.0.29软件下完成,并采用CONISS对植硅体百分比数据进行有序聚类分带[28]。动物骨骼同位素数据分析是在R3.6.0软件中完成,不同组别数据分布的贝叶斯椭圆标准区域则是基于R软件中稳定同位素贝叶斯椭圆方法以95 %的置信区间完成,而且不同组别椭圆区域的重叠比例也在同一置信区间范围内计算得出。

3 结果 3.1 石城子遗址出土的农作物遗存

我们对石城子遗址内15份土壤样品开展了植硅体鉴定工作,在房址地面、墓葬陶罐以及房址墙体地层等多处土样中鉴定出两种农作物植硅体,即黍(Panicum miliaceum)与青稞(Hordeum vulgare L.)稃壳残片,其中黍的比例相对高于青稞,同时我们还鉴定出哑铃、帽型、短鞍型等禾本科短细胞植硅体(表 2图 2图 3)。

表 2 新疆石城子遗址植硅体数量统计 (粒) Table 2 Quantitative statistics of phytoliths from Shichengzi site  (grain)

图 2 石城子遗址具有代表性的植硅体形态 (a~b)黍;(c)大麦(青稞);(d)哑铃型;(e)帽型;(f)短鞍型 Fig. 2 Shapes of representative phytoliths from Shichengzi site. (a~b) Panicum miliaceum(common millet); (c)Hordeum vulgare L.(naked barley); (d)Dumbbell; (e)Hat; (f)Short saddle

图 3 石城子遗址各样品植硅体组合百分比及聚类分析 Fig. 3 Percentage and cluster analysis of phytolith assemblages in Shichengzi site
3.2 动物骨样骨胶原保存状况

一般而言,判断骨样是否受污染,通常是根据骨胶原C、N含量以及C、N摩尔比值。正常骨胶原C、N含量应处在15.3%~47.0%和5.5%~17.3%,且C、N摩尔比值介于2.9~3.6之间[29]。石城子遗址19例动物骨样骨胶原测试结果显示其C、N含量分别处在28.9%~41.9%和10.6%~15.1%,C与N摩尔比值介于3.1与3.2之间(表 3),这很好地满足上述标准,表明石城子遗址动物骨样均保存较好。

表 3 石城子遗址动物骨骼样品碳氮同位素结果 Table 3 Carbon and nitrogen isotopic results for animal bone collagen from Shichengzi site
3.3 动物骨骼碳氮同位素分析结果

石城子遗址出土的动物骨样包括了杂食动物狗(Canis familiaris )、家养食草动物羊(Ovis sp./Capra sp.)、牛(Bos sp.)以及野生食草动物鹿(Cervidae),其中狗骨具有较为偏负的δ13C值与偏正的δ15N值,分别为-18.4‰和10.8‰。羊骨δ13C值与δ15N值变化较为显著,其中δ13C与δ15N分别在-19.1‰ ~-17.2‰与6.4‰ ~11.2‰之间变化,剔除3个幼羊个体后,羊骨δ13C值与δ15N均值分别为-18.3±0.5‰和7.5±0.8‰ (n=10)。与羊类似,2例牛骨样品δ13C与δ15N值变化较大,均值分别为-18.9±1.4‰和8.0±1.2‰ (n=2)。野生食草动物鹿骨具有与家养动物牛相类似的δ13C与δ15N值,分别为-18.4‰和8.1‰。不可鉴定种属的2例食草动物骨样δ13C与δ15N均值分别为-19.1±2.1‰和7.4±2.7‰ (n=2)(表 3)。

4 讨论 4.1 石城子遗址农作物组成与生业策略

新疆地区的农业起始于青铜时期,该时期驯化于中国北方的粟黍和源自西亚的小麦、大麦已经相向传播至新疆[30~32],两汉时期中原王朝在西域的屯田政策更是进一步推动了新疆地区农业经济的快速发展,比如《汉书·西域传》记载“自且末已往皆种五谷,土地草木、畜产、作兵略与汉同”。不过,对于两汉时期石城子遗址的农作物组成与生业类型,由于文献较少涉及,因此我们了解不多。而通过石城子遗址房址地面、墙体地层以及陶罐土壤样品的植硅体分析,我们发现遗址中存在着黍与青稞两种作物(图 2)。黍作为中国北方史前旱作农业的代表性作物,具有耐旱、耐瘠以及生长期较短等特性,已广泛出现在新疆多处早期遗址[33~35]。青稞不仅具有生长期需水少且生长期较短的优势,同时还具有较强的耐霜冻性,比较适宜在石城子遗址所处的山前丘陵地带种植,并且研究发现公元前一千纪以来石城子遗址所在的新疆东天山地区便已普遍存在种植青稞的传统[33, 36]。在石城子遗址中,黍类作物出现的频率与数量要明显高于青稞,也许表明了黍类作物在石城子遗址驻军饮食中的重要地位。在植物的选择与利用中,黍作物的重要程度高于青稞的情况在新疆天山以南同时期遗址比如营盘、洋海墓地也可见到[33, 37]。除了黍与青稞以外,两汉时期的新疆遗址比如尼雅遗址、故吐火罗城以及罗布淖尔五号墓地等[38],通常还出土粟和小麦作物,不过这些作物尚未能在石城子遗址的土壤样品中发现。另外,石城子遗址中出土的狗、羊、牛以及鹿等动物骨骼表明遗址驻军除了从事农业活动以外,同时还开展一定规模的畜牧与少量的狩猎活动。类似的情况在与石城子遗址同属于车师后国的吉木萨尔县小西沟遗址中同样可以见到,该遗址出土了众多的马(Equus sp.)、羊(Ovis sp./Capra sp.)以及骆驼(Camelus)等动物骨骼样品[39]。而多个遗址的动物遗存证据进一步表明畜牧业是石城子遗址所在的天山北麓地区汉代人群重要的生业组成。不过,不同动物种属在石城子遗址中的作用可能有所差别,其中家养动物狗,可能更多参与到警卫、放牧与狩猎等活动[40]。家养食草动物羊,在石城子遗址中发现数量最多,应该在肉、奶以及皮毛等初级、次级资源的提供上发挥着重要作用[41~42];同属家养食草动物的牛,除了提供肉或奶以外,可能还起到提供重要劳力的作用比如驮运、农田开垦等[43];野生食草动物鹿则可能主要作为肉食食用。黍作和麦作农业、以羊牛为主的畜牧业与狩猎活动一道构成了石城子遗址汉代驻军多样的生业组成,并为遗址驻军提供了丰富的粮食作物和肉食资源。

4.2 石城子遗址植物资源的加工与处理

遗址土壤样品的植硅体分析不仅有助于了解石城子遗址汉代驻军的农作物组成,而且对于揭示遗址内对于植物资源的加工、处理等活动具有重要帮助。禾本科植硅体由于光合作用途径的差异可分为C3植物与C4植物,其中C3植物以早熟禾亚科(Pooideae)植硅体为代表,主要包括了帽型、齿型等短细胞植硅体;C4植物则以画眉草亚科(Eragrostoideae)和黍亚科(Panicoideae)植硅体为代表,主要包括了短鞍型和哑铃型等短细胞植硅体[44]。而由于C4型与C3型植硅体的生存环境存在明显差异,其中C4型植硅体适宜生长在温暖湿润的环境,而C3型植硅体则主要分布在干旱或寒冷的环境,因此C4型植硅体与C3型植硅体的含量比值常被用于探讨遗址周围的环境变化[45~48]。不过在本文中,考虑到遗址是人类活动的产物,那么遗址中特别是房址内土样植硅体C4、C3含量比重是否可以指示人类文化活动特别是人类对植物资源的利用与处理?为了验证这一猜测,我们选择来自石城子遗址房址地面土样、房址墙体地层土样与表征自然环境的新疆表土,对这3种不同土样中的C4、C3型植硅体比值进行分析。新疆地区现代表土因土样类型的不同,C4、C3植硅体所占比例存在一些差异,不过均表现为C4型植硅体比重小于C3型植硅体[49~50],而进一步分析石城子遗址房址地面土样与房址墙体地层土样的植硅体数据,我们发现房址墙体地层土样植硅体C4/C3比值介于0.4与0.8之间,与新疆现代表土植硅体C4/C3比值基本一致,而房址地面土样植硅体C4/C3比值介于0.8与1.9之间,则显著高于新疆现代表土植硅体C4/C3比值范围(图 4)。虽然房址地面土样取自于房内坍塌土堆积,但其如此高比例的C4型植硅体(或植硅体C4/C3比值)比重且与房址墙体土样的植硅体C4/C3比值之间存在显著差别,说明房址地面土样中应该还包含一定的房址坍塌前的地面土样沉积,进一步分析推断房址中也许存在着石城子遗址驻军对植物资源的选择与利用活动。由于画眉草亚科和黍亚科等C4型植硅体多生长在温暖环境[49],一般情况下在石城子遗址所在的山前丘陵地带很难出现如此高比例的C4型植硅体,据此分析该C4型植硅体可能不是来自于遗址周围的自然植被。而考虑到石城子遗址可能存在一定规模的黍作农业,画眉草亚科一类的C4植物作为混生于黍作田地的杂草,则很有可能在石城子遗址驻军收割黍类作物的同时也被一同收割,并且通过脱壳处理将稃皮、茎叶废弃或作为燃料集中堆放,故而促使房址内C4型植硅体比重的提高。当然,该分析还需后期对遗址出土的石臼与石磨盘等与粮食加工相关的工具开展残留物分析来加以论证。而相较于房址内土样,石城子遗址地层样品中的C4型植硅体比重(或C4型与C3型植硅体比值)明显较低,与自然环境比较接近,表明受到人类活动影响相对较小,也许可以用于指示遗址的微环境状况,未来将结合年代学与孢粉研究对其进一步研究。

图 4 4石城子遗址不同取样单位土样C4型植硅体与C3型植硅体含量比值对比 Fig. 4 Comparison of ratios of C4 and C3 phytoliths content from different sampling units in Shichengzi site
4.3 石城子遗址农业副产品的综合利用 4.3.1 石城子遗址房址墙体建造

在古城遗址的建造过程中,人们通常会选择使用草拌泥涂抹墙面以增加房址墙体的坚固性和防潮性[51~53]。我们在石城子遗址同样也采集了草拌泥土壤样品,并且通过对其进行植硅体鉴定与分析,在其中发现了黍稃壳,推断在草拌泥中添加黍碎壳可能是为了在遗址墙体建造中起到更好的粘合剂作用。而这种利用农作物副产品进行建造的行为不仅出现在石城子遗址,在新疆以及中亚地区其他遗址或墓地同样有类似的发现,比如在哈萨克斯坦地区的Tasbas遗址[54]、新疆地区的楼兰古城[55]与艾斯克霞尔南墓地[56]中均可以见到将麦秸、小米秸秆或碎壳作为墙体或泥砖建筑粘合剂的证据,而且这种建筑传统在新疆现代农村的民居建筑中同样也比较常见[57]

4.3.2 石城子遗址家畜饲养与谷物栽培

借助于稳定同位素技术,我们可以了解石城子遗址古人的家畜饲养策略特别是家畜饲养与农业之间的可能关系(图 5)。石城子遗址鹿骨碳同位素数值低于-18‰,表明其主要摄食C3植物,这与新疆天山地区以C3植物为主,C4植物的比重相对较低的植被组成是比较一致的[58],因此,野生食草动物鹿骨的稳定同位素数据基本反映了遗址周围自然环境条件下的摄食状况,这为解读石城子遗址内家畜的饮食组成提供了重要基准。石城子遗址杂食动物狗的碳同位素数值与鹿比较类似(图 5),表明同样是以C3食物为主。不过,由于C3作物青稞与C3类野生植物的碳同位素分布区间是相互重叠的,因此,我们很难通过同位素证据准确评估C3作物青稞对狗饮食的贡献,以后可能还需其他技术手段加以研究。而从狗骨较高的氮同位素数值以及其与羊之间氮同位素差值比较符合相邻营养级3‰ ~5‰差值范围分析[59],古人食用剩下的羊骨可能是石城子遗址杂食动物狗C3饮食的重要来源。石城子遗址中大部分羊牛等家养食草动物的碳同位素数值与鹿也是比较一致,表明石城子遗址羊、牛群可能主要是通过放牧摄食遗址周围C3类野草,不过也无法完全排除羊牛等家畜有机会接触并摄食C3作物青稞秸秆的可能。在汉晋时期的精绝国,便存在着将青稞秸秆作为家畜饲料利用的证据[60]。而相较于鹿,石城子遗址存在部分羊包括幼羊以及牛具有较为偏正的碳氮同位素数值。对于幼羊而言,哺乳效应可能是导致其碳氮同位素数值提高的重要原因[61~62],而对于其他成年羊牛个体较高的碳氮同位素数值,分析可能是由于羊牛在干旱盐碱环境下摄食少量C4草本植物的结果[63]。另外,考虑到石城子遗址中可能存在一定规模的C4黍作农业,因此需要思考黍作农业对食草动物同位素数值的可能影响。在青铜时期的中原与甘肃河西走廊地区便已普遍发现古人利用C4作物粟黍副产品对食草动物羊、牛进行饲喂的案例[64~69],而在新疆地区,通过对比分析已发表的同一遗址出土人骨与羊骨的碳同位素数据[70~79],我们同样可以发现粟黍农业对新疆古人及羊群C4饮食的一致影响(图 6a),即当古人接触并摄食大量的C4作物粟黍时,羊群C4饮食的比例也会相应增加(Ⅰ组),反之亦然(Ⅱ组)。由于石城子遗址尚未开展相关的人骨同位素研究,无法与之进行对比,不过我们仍然可以将石城子遗址羊骨同位素数据与新疆不同农业背景下的羊骨数据进行对比,以对石城子遗址羊群C4饮食来源作进一步了解。对比发现石城子遗址羊骨数据所在贝叶斯标准椭圆区域与这两组区域均有所重叠(图 6b),其中与无显著粟黍农业证据组的重叠区域大概为55 % (图 6c),而与存在显著粟黍农业证据组的重叠区域高达75 % (图 6d)。该分析表明石城子遗址中驻军除了通过放牧使羊群觅食C3野草以外,还可能通过饲喂黍作物秸秆的方式对其饮食进行补充。该推论与天山南麓吐鲁番盆地胜金店遗址植物考古研究发现的马内脏中存在未消化的黍粒茅草,认为黍类作物构成了动物比如马的饲料来源的结论是基本一致的[80],同时本文的推论在一定程度上也得到了新疆东天山地区现代民族学调查发现的在牧草短缺时期人们选择用谷壳秸秆来饲养羊等家畜的证实[81]

图 5 5石城子遗址动物骨骼碳氮同位素分布 Fig. 5 Carbon and nitrogen isotopic values of animal bones from Shichengzi site

图 6 (a) 新疆已发表的同一遗址人骨-羊骨碳同位素数据对比[70~79];(b)石城子遗址羊骨碳氮同位素数据与新疆不同农业背景下的羊骨同位素数据的对比;(c)石城子遗址与新疆无(显著)粟黍农业证据遗址之间羊骨同位素椭圆分布的重叠百分比;(d)石城子遗址与新疆存在(显著)粟黍农业证据遗址之间羊骨同位素椭圆分布的重叠百分比 Fig. 6 (a)Comparison of carbon isotopic data of paired human and sheep bone from the same site in Xinjiang[70~79]; (b)Comparison of carbon and nitrogen isotopic data of sheep bones between Shichengzi site and Xinjiang sites from different agricultural backgrounds; (c)The percentage overlap of isotopic elliptical distribution of sheep bones between Shichengzi site and Xinjiang sites without(notable)millet agriculture evidence; (d)The percentage overlap of isotopic elliptical distribution of sheep bones between Shichengzi site and Xinjiang sites with(notable)millet agriculture evidence
5 结论

通过对新疆石城子遗址土壤样品的植硅体分析与动物骨骼样品的稳定碳氮同位素分析,我们对两汉时期石城子遗址驻军的农作物利用策略及其生业组成进行了探讨。研究发现:

(1) 黍与青稞构成了石城子遗址驻军重要的粮食来源,遗址里不同取样单位的C4/C3植硅体分析揭示了驻军可能在房址从事植物资源的加工与处理活动,也许是对谷物进行脱壳。

(2) 石城子遗址草拌泥墙皮土样的植硅体分析表明黍秸秆或碎壳等农业副产品可能在石城子遗址墙体的建设中发挥着重要的粘合剂作用。

(3) 动物骨骼稳定同位素研究揭示了黍类作物或者可能的青稞秸秆等农业副产品可能对遗址中羊、牛等家养食草动物的C4饮食起到一定贡献。

(4) 以黍与青稞为主的农业,以羊、牛为主的畜牧业以及一定的狩猎活动构成了石城子遗址驻军多样的生业策略。

致谢: 感谢审稿专家和编辑部赵淑君老师建设性的修改意见!

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The diversified utilization of crops by Xinjiang Han Dynasty garrison revealed by phytolith and stable isotope analysis
Wang Wei1, Duan Futao1, Yang Jishuai1, Liu Yi1, Zhang Man1, Tian Xiaohong2, Wu Yong2, Ren Lele3, An Chengbang1     
(1 Key Laboratory of Western China's Environmental System, Ministry of Education, College of Earth and Environmental Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gansu;
2 Cultural Relics and Archaeology Institute of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Vrumchi 830011, Xinjiang;
3 School of History and Culture, Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gansu)

Abstract

The study of crop utilization strategy and subsistence pattern of the Han Dynasty garrison in Western Regions are of great significance for understanding the reclaimed-field policy of the Central Plains dynasty and the Western Regions garrison environmental adaptation strategy during the Han Dynasty deeply. At present, research of reclaiming land and guarding the border areas in Western Regions focus mainly on the origin, distribution and influence of military land store, Han Dynasty garrison subsistence strategy especially the utilization strategy of crops is still lacking of systematic study. Based on phytolith analysis of the soil sample and stable carbon and nitrogen isotope study of the animal bone samples from Shichengzi site (43°37'00"N, 89°45'45"E; 1770 m a.s.l.) in Xinjiang(which was called the Western Regions in ancient times), diverse crop utilization strategy and subsistence pattern are revealed. The study shows that common millet and naked barley should be the main crops in Shichengzi site and higher content of C4 phytolith from site ground soil samples is likely to suggest plant processing activities for example grain hulling. The common millet hull remains found in grass-mixed soil samples indicate well that crop by-products may contribute to the construction of the site walls. Besides, the stable isotope analysis of animal bone samples including sheep and cattle reveals possible association between crop cultivation and livestock breeding which could be indicated by feeding some sheep or cattle using the straws from millet as well as possible naked barley. Agriculture including common millet and naked barley, the animal husbandry based on sheep and cattle as well as hunting activities constitute diverse subsistence strategy for the garrison of the Shichengzi site.
Key words: Xinjiang    phytolith    stable isotope    the crop utilization strategy    subsistence pattern