2021, Vol.41
2 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院重点实验室, 北京 100029)
在人类社会的发展过程中，粮食生产和储藏为社会变迁和文明演进奠定了重要物质基础[1~3]。先民为保障农作物生产、保存和供应，维系社会稳定，逐步发明、使用了与之对应的工具、耕作技术和储藏设施等。其中，窖穴、粮仓、粮囷等储藏设施的使用对于防治霉烂、虫害、鼠害、受潮受湿等灾害具有重要意义[4~5]。目前，与储藏设施有关的考古研究和文献资料主要针对农业相对发达的中原地区，而西北地区的相关研究则相对薄弱[4, 6~7]。
已有的考古遗存和文献记载，可以初步勾勒出粮食储藏的发展历程：新石器时代，粟(Setaria italica )、黍(Panicum miliaceum)等粮食作物主要储藏于地下窖穴，代表性遗址为河北武安磁山遗址(约8000~7000 a B.P.)[8]和陕西临潼姜寨遗址(约6900~6000 a B.P.)[9]。晚商时期，以殷墟为中心的商文化遗址(约3600~3000 a B.P.)多见腐朽粮食痕迹的储藏窖穴[10]，且甲骨卜辞中常见地下和地上储藏设施“仓”和“廪”[11]。两周时期是粮食储藏的变革时期，储藏设施较前世有所发展壮大，仓储法令见诸典籍[12~13]：考古遗存提供的实物资料表明该时期北方常见方形或圆形地下粮仓，如陕西丰镐遗址(约3100~2700 a B.P.)[14]和山西旌介遗址(3015 cal.a B.P.)[15]，南方常见地上储藏建筑，如湖北毛家咀遗址(约3000~2700 a B.P.)发现存储稻谷的木构建筑[16]等；典籍中也可见仓储文献资料，如《诗经·周颂·丰年》、《周礼·地官》等相关篇章中收录了与仓储相关的场景和律例[17~18]。及至秦汉时期，粮食储藏的外在形式和法律制度等方面均有创新和完善，影响深远。这一时期，地下窖穴、地上仓房和粮囷等设施和器物在粮食储藏中占据重要地位，墓葬随葬品常见盛放小米、水稻(Oryza sativa)等粮食的陶仓、陶囷和陶壶等。与此同时，国家建立了一套仓储管理制度，规范中央和地方的储藏行为，如设置中央粮仓、郡粮仓、县仓及边郡粮仓和相关管理人员等[19]。
新疆地区地处中国西北部，境内荒漠、绿洲、草原并存。复杂的自然环境使得该区域先民选择了狩猎、采集、游牧、半农半牧及定居农业等多种生业经济方式[20]。作为东西方文明的交汇之地，自新石器时代以来，新疆地区一直是中国东部以种植业为主的族群和西域草原区以畜牧业为主的族群交流的活跃地带[21~26]。然而，以往对新疆地区生业经济的探讨多限于浮选的炭化种子、陶器和石器表层残留物[21~22, 27~28]，很少涉及储粮遗迹，文献典籍也鲜有记载，这种情况使得我们难以深入了解储粮种类、形制特征和建造方式等具体信息。因此，认识该地区先民的储粮遗存，对于探讨该区域古代人群生业经济中农业成分以及人群对环境资源的利用与适应等问题都具有重要意义。
本研究通过对新疆东天山地区巴里坤县石人子沟遗址储粮坑炭化植物及储粮坑坑底土样分别进行大植物、淀粉粒和植硅体等植物遗存分析和土壤微形态分析，为其储粮种类、重量和构筑方式的诠释提供实物证据，进而加深对新疆东天山北麓青铜时代人群的生业经济及其与周邻区域的文化交流状况的认识。
1 材料与方法 1.1 材料石人子沟遗址(43°31.2′~43°34.5′N，93°13.7′~93°16.8′E)位于新疆巴里坤县石人子村南，东天山北麓(图 1a)，是青铜时代晚期至铁器时代早期的大型聚落遗址。2006年至2007年，新疆文物考古研究所、西北大学文化遗产与考古学研究中心对石人子沟遗址进行了发掘。该遗址的大型房址内发现了火塘、储粮坑等遗迹和陶器、石器、骨器等遗物[29~30]。其中，储粮坑(H19)接近房址(GT1)的上层使用面，分为两层：第一层堆积呈水平状，为深灰色细砂土，土质极疏松，包含大量石磨盘、石磨棒、石杵、红烧土块及若干炭屑、木炭块等，厚约1.14 m；第二层呈凹镜状，为灰红色细砂土，土质较疏松，包含石磨棒、红烧土块、炭屑等，厚约1.20 m(图 1b)，底部集中分布呈凸镜状的黑褐色和深褐色的厚度在0.14~0.36 m的炭化种子，其下堆积一层硬度较大的土壤结块。
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图 1 新疆巴里坤石人子沟遗址位置及储粮坑样品 (a)石人子沟遗址位置图；(b)H19储粮坑(比例尺40 cm)；(c)储粮坑样品(比例尺5 cm)：A实验样品正面，B实验样品侧面，C实验样品反面 Fig. 1 Location of Shirenzigou site and sample from grain storage pit. (a)Location of Shirenzigou site; (b)Storage pit H19(scale bar:40 cm); (c)Lumpy samples(scale bar:5 cm)from the bottom of the grain storage pit(H19):A—Front view of experimental sample, B—Lateral view of experimental sample, C—Back view of experimental sample |
本研究选取石人子沟遗址房址(GT1)储粮坑H19第二层堆积最下层的炭化植物及其下层附着的土壤结块作为研究对象，炭化种子呈现深褐色，可以用肉眼直接观察到完整和破碎的仔粒；炭化植物下层附着的土壤结块呈黄褐色，夹杂有少量砂砾，重量约为450 g(图 1c)。对炭化种子进行了种属鉴定，并开展了淀粉粒分析和植硅体分析；对黄褐色的土壤结块进行了淀粉粒、植硅体和土壤微形态分析。另外，针对储粮坑(H19)第二层堆积底部的炭化种子，选择了2个炭化青稞(Hordeum vulgare var. nudum)样品和1个炭化麦仁珠(Galium tricorne)样品送往北京大学年代学实验室和美国Beta实验室进行加速器质谱仪(AMS)放射性碳测年。
1.2 方法 1.2.1 炭化种子分析种属鉴定：将样品放在徕卡EZ4D体式显微镜下观察，根据种子的外形和粒径、长度等二维特征，对照现代植物种子标本和相关图谱进行鉴定，并按种类统计数量。
淀粉粒分析：将约20粒炭化的植物种子(编号S1)置于试管中浸泡12 h；用玻璃棒轻轻捣碎种子，使炭化种子与超纯水形成混合溶液；将混合溶液用40目(420 μm)的筛网筛掉炭化种子碎片；将混合液离心5 min，倒掉上清液；用吸管吸取混合液滴于载玻片，加10 %甘油制片，在徕卡DM750生物显微镜下观察、测量和统计。
植硅体分析：将20粒炭化的植物种子(编号P1)置于试管中浸泡12 h；加入30 %双氧水(H2O2)，放入水浴锅中加热直至样品氧化完毕；加纯净水清洗样品两次，再用酒精清洗一次；制片后利用徕卡DM750生物显微镜观察、记录和统计，每份样品统计植硅体数量300粒以上。
1.2.2 黄褐色土样分析淀粉粒分析：在坑底土样中部(编号S2)和底部(编号S3)取样2份，每份2 g；将土样用研钵研碎；加入6 %盐酸(HCl)去除钙质；加氯化铯(CsCl)重液(1.8 g/cm3)浮选；清洗重液；制片并在显微镜下观察、属种鉴定、数量统计与分析。
植硅体分析：在坑底土样中部(编号P2)和底部(编号P3)取样2份，每份2 g；研碎土样(2 g)；加30 %的双氧水去除有机质；加10 %的盐酸(HCl)去除钙质；加溴化锌(ZnBr2)重液(2.35 g/ cm3)浮选；清洗重液并制片、显微镜观察、拍照和统计，每份样品统计植硅体数量300粒以上。
土壤微形态分析：将样品(两份，每份样品20 g，编号SM1、SM2)浸泡在由1800：200：1配比的聚酯树脂、丙酮(C3H6O)和过氧化甲乙酮(MEKP)混合溶液中凝固硬化；切割成块状样品固定到载玻片上；打磨至30 μm的厚度形成土壤薄片，显微镜观察、拍照和统计。
大植物遗存和微体植物遗存的实验均在西北大学植物考古实验室完成；土壤微形态的制片和磨片实验和鉴定实验分别在西北大学地质系矿物学基础实验室和河北省欣航测绘院岩矿实验测试中心完成。为了识别从残留物中提取的淀粉粒和植硅体，我们比对了从中国各地区收集的来自禾本科(Poaceae)、豆科(Leguminosae)、壳斗科(Fagaceae)等50多个属200多个种的淀粉粒形态数据，以及已发表的淀粉粒、植硅体和大植物遗存相关论文图版[31~35]。
2 结果 2.1 测年结果北京大学年代学实验室和美国Beta实验室分别对其中的炭化种子青稞(编号：BA111915和Beta- 497972)和麦仁珠(编号：Beta-497973)进行了加速器质谱碳十四年代测定，未校正的结果为距今2755±25年、2880±30年和2910±30年。我们在http://www.calpal-online.de/对这3个年代进行了校正，校正年代为2842±32 cal.a B.P.、3015±45 cal.a B.P.和3063±60 cal.a B.P.。结合炭化种子同一文化层出土陶器的纹饰、质地和颜色等资料[29]，我们认为该储粮坑年代大约在距今3000年左右，大致相当于中原地区的西周时期。
2.2 炭化种子分析结果种属鉴定：经体式显微镜观察和统计，该类炭化种子数量约有200多粒，根据形态可分为残破和完整两类(图 2a和2b)。形态完整的种子呈梭形，背部微呈弓状，胚部呈椭圆形，底部根茎轴下端伸出呈尖头状，有的麦粒背部果顶中央有一条至胚部顶端的浅细沟(图 2b)。皮大麦形态偏细长，且腹沟较裸粒更宽，并在腹面形成两条纵脊，这与鉴定样品的特征差异很大，所以从形态特征的角度可以排除这些样品来自皮大麦的可能；我们进一步对30粒保存完整的炭化种子的粒径进行测量，其平均长度为4.4 mm，宽度为3.0 mm，综合形态特征和粒径结果，可以确认该类炭化植物种子来自裸大麦，即大麦属植物青稞。
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图 2 储粮坑(H19)底部的大植物遗存 (a)样品正面，比例尺3 cm；(b)炭化青稞种子，比例尺2 mm Fig. 2 Macroremains of barley in the bottom of the grain storage pit(H19): (a)Front view of the sample, scale bar 3 cm; (b)Carbonized naked barley seeds, scale bar 2 mm |
淀粉粒分析：编号S1样品主要发现两种形态的淀粉粒，一种是粒径大于10 μm的淀粉粒，粒径分布范围为10.3~25.2 μm，平均粒径16.7±4.8 μm，共23颗(图 3a、3b、3c-A和3d)，大都呈不规则的凸透镜状，如椭圆形，半圆形，脐点居中，有些隐约可见层纹，表面有很多网状小凹坑，旋转后侧面观呈细长的椭球形，中间有一纵向凹痕，其中一部分淀粉粒的十字消光特征减弱甚至消失；另一种是粒径在5~10 μm的淀粉粒，它们围绕在凸透镜状淀粉周边(图 3c-B和3d)，由于相互叠压致使无法统计具体数量。这两种形态的淀粉粒表面形态和粒径大小与现代大麦属(Hordeum)淀粉粒[32]基本一致，结合大植物遗存分析结果，该类淀粉粒应该来自于大麦属植物的青稞。
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图 3 储粮坑炭化种子淀粉粒、 (a~d)大麦属淀粉粒；(e)刺棒型；(f)哑铃型；(g)齿型；(h)平滑棒型；(i)帽型；(j)尖型；(k)方型；(l)麦类稃壳植硅体；(m)明场下土壤结块切片图；(n)正交偏光下土壤结块切片图；(o)炭屑；(p)植物碎屑比例尺：(a~l)20 μm，(m~p)100 μm Fig. 3 Figures of starch grains from carbonized seeds, phytoliths and soil micromorphology from lumpy soils. (a~d)Starch grains from Hordeum; (e)Elongate echinate; (f)Bilobate; (g)Sinuate; (h)Smooth-elongate; (i)Conical; (j)Acute; (k)Tabular; (l)Phytolith from the husk of Hordeum; (m)Picture of the lumpy soil slice under plane-polarized light; (n)Picture of the lumpy soil slice under crossed-polarized light; (o)Charcoal; (p)Plant debris. Scale bar:(a~l)20 μm, (m~p)100 μm |
植硅体分析：共统计318粒(图 4-P1)，其中刺棒型植硅体151粒(n=151，图 3e)，含量最高，占到植硅体总量的47.48 %，其他植硅体类型还包括了哑铃型(n=1，图 3f)、齿型(n=5，图 3g)、平滑棒型(n=45，图 3h)、帽型(n=41，图 3i)、尖型(n=1，图 3j)和方型(n=4，图 3k)等茎叶植硅体[33]类型。另外，还观察到70粒来自麦类稃壳的植硅体[34]类型(图 3l)，根据其形态进一步判断，其应来自大麦植硅体。结合大植物遗存分析结果，该麦类稃壳的植硅体应该来自于青稞。
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图 4 炭化植物及土壤结块植硅体百分含量变化 P1：炭化植物植硅体；P2：土壤结块中部样品植硅体；P3：土壤结块底部样品植硅体 Fig. 4 The percentage variations of phytoliths in carbonized plants and lumpy soils. P1: Phytoliths in carbonized plants; P2: Phytoliths in the middle of lumpy soils; P3: Phytoliths in the bottom of lumpy soils |
淀粉粒分析：编号S2、S3的两份样品，未发现淀粉粒。
植硅体分析：编号P2和P3的2份样品，共统计635粒。P2和P3两份样品中提取到的植硅体种类和百分含量相差不大(图 4-P2和4-P3)，主要类型有刺棒型(n=173，n=187)、帽型(n=62，n=69)、平滑棒型(n=46，n=30)、齿型(n=16，n=4)、方型(n=5，n=1)、尖型(n=3，n=2)和哑铃型(n=2，n=1)。另外，还观察到34粒来自麦类稃壳的植硅体[34]类型。结合大植物遗存分析结果，该麦类稃壳的植硅体应该来自于大麦属植物青稞。
土壤微形态分析：编号SM1和SM2的两份样品，泥碳质结构，块状构造，硬度大于小刀，即土壤结块的莫氏硬度大于5。切片分析发现其主要由粘土矿物、长石、石英、岩屑、云母、炭屑、氧化铁质矿物和植物碎屑组成(图 3m~3p)。其中粘土矿物呈土状，黄褐色，矿物颗粒小于0.005 mm；植物碎屑呈长条状，大小一般为0.5~1.5 mm(图 3p)。
3 讨论 3.1 储粮坑储藏粮食的种类本研究对储粮坑底部炭化植物种子进行了种属鉴定，并开展了淀粉粒分析和植硅体分析，结果显示炭化大植物的种属为青稞。也就是说，新疆石人子沟遗址储粮坑(H19)主要是用来储藏粮食作物青稞。另外，通过对H19底部厚度处在0.14~0.36 m之间，呈凸镜状堆积的炭化种子(图 5a-2)进行了植物浮选工作，这些炭化种子呈黑褐色或深褐色，非常纯净且保存较完好。这些纯净且保存完好的炭化种子，与中原地区早期磁山遗址和河姆渡遗址存储粮食的方法不同[8, 35~36]，仅将种子进行处理后储藏起来，而不是带着秸秆等部位进行储藏。经测定底部炭化植物种子的总体积大约为362.25 L，从其中约40 L的样品中浮选出炭化青稞种子大约433843粒(重量为7001.88 g)及麦仁珠种子96粒。按该样品每千粒炭化青稞种子重约15.428 g估算，该层堆积中青稞种子总数约为3929000粒左右，麦仁珠的总量约为870粒。麦仁珠是麦田杂草，新疆地区现代麦田农学调查结果显示麦仁珠至今依然是麦田中的一种常见杂草，严重危害麦类作物的产量，需要利用化学除草处理的杂草类型[37]。储粮坑(H19)底部炭化植物的鉴定结果进一步证实了该储粮坑主要用于储藏粮食作物青稞。
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图 5 新疆石人子沟遗址储粮坑体积示意图 (a)石人子沟遗址储粮坑(H19)剖面图(改自王建新等，2009[29])；(b)储粮坑圆柱体示意图 Fig. 5 Diagram of grain storage pit volume at Shirenzigou site, Xinjiang. (a)Profile of the grain storage pit(H19)at Shirenzigou site(modified from Wang et al, 2009[29]); (b)Cylinder diagram of the grain storage pit |
石人子沟遗址储粮坑主要用于储藏青稞，与中原地区储藏粮食的种类差异较大。新石器时代，河北武安磁山遗址(约8000~7000 a B.P.)发现88个储粮窖穴[8]，植硅体分析结果证实这些窖穴主要用于储藏黍、粟等旱作农作物[38]；陕西临潼姜寨遗址(约6900~6000 a B.P.)先后发掘出400余个窖穴[9]，通过对遗址古人C、N稳定同位素分析发现姜寨遗址先民主要食用粟、黍等作物[39]，所以这些窖穴极可能为粟、黍的储藏窖穴。到了与石人子沟遗址储粮坑同年代的商周时期，中原地区的储粮坑储藏作物主要为粟、黍及果蔬类农副产品。比如陕西旬邑枣林河滩遗址发现西周时期特殊形制的地下窖穴，主要用于储藏粟、黍等粮食(资料由西北大学文化遗产学院早期中国学术团队整理过程中，尚未发表)；陕西关中地区周原遗址早于西周中期的窖穴主要用于储藏甜瓜(Cucumis melo )、杏(Armeniaca vulgaris)等果蔬[40]。此外，湖北毛家咀遗址(约3000~2700 a B.P.)还发现了储藏稻谷的木构建筑[16]。此外，历史文献记录也表明这一时期中原地区粮仓主要用于储藏粟、黍、水稻等粮食作物。例如《诗经·周颂·丰年》中“丰年多黍多稌，亦有高廪，万亿及秭”[17]。《周礼·地官》中“仓人，中士四人，下士八人，府二人，吏四人，胥四人，徒四十人，事栗入之藏，辨九谷之物，以待邦用”[18]。及至秦汉时期，地上和地下粮仓及陶囷器物主要用于储藏小米、水稻、豆类等“五谷”[19]。
综上，新疆石人子沟遗址储粮坑储藏粮食种类单一，炭化大植物、淀粉粒和植硅体的证据都指向了同一种作物——青稞。这种储粮方式与中原地区显著不同，中原地区早期储粮坑中储藏粮食种类多为粟和黍两种作物，而晚期储粮坑不仅形制多样，且储粮种类也多样化，不仅有粟、黍、水稻和麦类作物，还有杏、甜瓜等果蔬类农副产品。
3.2 储粮坑储藏粮食的重量由于石人子沟遗址储粮坑主要储藏单一粮食作物——青稞，所以便于估算它的存储重量。依据当代青稞千粒重的大约体积和重量，就可以估算石人子沟遗址储粮坑装满状态下能够储藏的粮食重量。目前农学相关研究表明1000粒现代青稞的平均体积为4.0×10-5m3，平均重量处于20~48 g之间；每公斤大麦的数量为20800~50000粒[41]。
依据新疆石人子沟遗址储粮坑底部的形制为袋装，其坑底呈凹镜状，四面平直，横截面近圆形，直径约为2.30 m，高度约为1.17 m。为了计算方便，将储粮坑简化为一个圆柱体(图 5b)，其半径为1.15 m，高度为1.17 m，体积为：
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依据体积比，储粮坑存储粮食的重量为2430~5832 kg。即储粮坑存满粮食时，其重量介于2430 kg到5832 kg之间。考虑到古代农业囿于耕作、施肥和病虫害的影响，推测当时的单粒青稞重量较现代略轻，故保守估计该储粮坑青稞的最大容纳重量范围为2000 kg至5500 kg之间。另外，从石人子沟遗址出土器物上看，在多座房址的使用面上均发现了摆放整齐的石磨盘。微体植物残留物分析结果显示，石磨盘表面残留有青稞淀粉粒和植硅体，分析磨盘表面线状痕的方向可以推测出加工方式应为磨制，也就是说，石磨盘可能是进行青稞脱粒的工具[42]。以上证据表明，青稞可能曾在房址内进行过脱粒、研磨等后期加工。
与中原地区相比，石人子沟遗址储粮坑储藏粮食的体积和重量，均相对偏少。新石器早中期，河北武安磁山遗址(约8000~7000 a B.P.)发现88个储粮窖穴，其储粮重量在10万斤左右[43]。商周时期，山西旌介发现的6座西周早期粮仓形制基本相同，呈圆柱体型，直径为7.8 m，高度为7 m。学者按发掘情况计算容积，估算每座粮仓能储粮约8.5万公斤，6座约可储粮100万斤[15]。及至秦汉时期，建立了比较完善的仓储制度，从中央到地方都有储粮仓库，一般地方粮仓以万石为一积，换算为现代单位为200万斤[19]。
3.3 储粮坑的构建方式经河北省欣航测绘院岩矿实验测试中心检测，储粮坑坑底土壤硬度大于5；经过土壤成分分析，坑底黄褐色土块主要成分为粘土矿物、长石、石英、岩屑、云母、炭屑、氧化铁质矿物和植物碎屑。结块较大的硬度，与自然土壤硬度差距明显，可能与储粮坑建造过程中使用了夯筑技术有关。
土壤结块中含有植物碎屑成分，这些植物碎屑利用植硅体分析方法研究，实验结果表明其主要成分为麦类茎秆和颖壳(95 %，图 4-P2和4-P3)和黍亚科植物茎叶植硅体(5 %，图 4-P2和4-P3)。植物碎屑主要成分为麦类茎秆和颖壳，且土壤微形态分析过程中，也发现了大量植物碎屑(图 3p)夹杂在土壤中，这非常可能是人为添加，这一现象与古代建造过程中使用的草拌泥工艺比较类似，这一结果暗示了坑底构建过程中使用了草拌泥。一般认为粮食的交易只是涉及种子部分，而不会携带秸秆和穗壳。由于石人子沟遗址储粮坑结块土壤内存在大量麦类茎叶和稃壳植硅体，我们认为石人子沟遗址古人类可能存在一定的农业行为。
值得注意的是，土壤结块中含有炭屑和氧化铁质矿物成分(图 3o)。炭屑可能与用火相关[15]，这暗示了储粮坑可能经过火烧去除湿度以保证粮食安全。在用火过程中，产生的高温使得周围的土壤内含铁物质氧化，从而形成了一些氧化铁质矿物。
新疆石人子沟遗址储粮坑底部的夯筑、草拌泥及烘烤等处理方式，与中原地区类似，但技术特点相对简单。就目前考古资料来看，中原地区新石器时代至西周时期地下储粮设施形制多为圆形或方形，底部通常涂抹草拌泥并作烘焙处理，然后在底部或四周铺设编织物或木板用于防潮和储藏[8, 15, 44~45]。比如新石器时代中期，河北磁山遗址储粮窖穴发现了烧土块、芦苇印痕等遗存[8]；西周早期，山西灵石旌介遗址储粮窖穴底部除了发掘出夯筑、火烧和草编织物等遗物遗迹外，窖穴四壁还附有6~8 cm左右细小黄泥抹成的坑壁[15]；东周时期，河南洛阳东周王城区域内发现了一大批地下粮仓，其夯筑程序应为：首先夯筑坑底，再以防水层、青膏泥、木板、谷糠、苇席的顺序布置，最后在坑口设置通道方便上下[44]；秦汉时期，最著名的粮仓有敖仓和京师仓等，其中京师仓粮仓地面铺设地板，比仓内的夯土地面高出86 cm，地板下的气洞与仓顶上的气窗形成对流，可以有效防止地底的湿气冲上地面，使粮食受潮[45]。
4 结论石人子沟遗址是东天山北麓一处青铜时代晚期至铁器时代早期的大型聚落遗址。针对石人子沟遗址储粮坑H19底部炭化植物种子和土壤结块，我们开展了植物遗存分析、14C年代测定及土壤微形态分析工作，研究表明储粮坑年代为距今3000年左右，发现的炭化植物种子超过200多粒，提取到的淀粉粒数量多于23颗，统计植硅体953粒。大植物、淀粉粒和植硅体的分析结果证明坑内炭化植物种子是青稞，即储粮坑是用于储藏粮食作物青稞。根据现代农田的基础数据，结合储粮坑的容积，推算出储粮坑储粮的最大容量在2000 kg至5500 kg之间。坑底土壤分析结果显示坑底土壤硬度大于5，主要成分为粉土、炭屑、氧化铁质矿物和植物碎屑等；坑底植硅体分析结果显示土壤中植物成分主要为麦类茎秆和颖壳(95 %)、黍亚科植物(5 %)茎叶植硅体。结果表明，储粮坑底部土壤是黄土和麦类秸秆及穗壳、黍亚科植物的混合物，经过了夯筑和草拌泥处理；较高的硬度和炭屑可能表明储粮坑经过夯筑并经过火烧去除湿度以保证粮食安全。与以农业传统为主的中原地区相比，石人子沟遗址储粮坑储藏粮食种类、容纳量方面逊于中原地区，建造方式类似，但处理工艺相对比较简单。
植物遗存和土壤微形态分析共同揭示了在新疆东天山地区，青铜时代先民的生业模式中可能存在一定程度的农业行为。研究结果深化了对青铜时代以来新疆东天山地区先民生存策略、储藏粮食方式和种类、食物结构等的认识，为深入了解新疆地区早期农牧文化互动方式提供了新的视角。
致谢: 感谢各位审稿专家和编辑部杨美芳老师在论文撰写与修改过程中提出了诸多建设性的意见。
| [1] |
Bellwood P. First Farmers:The Origins of Agricultural Societies[M]. London: Blackwell Publishing, 2005: 1-384.
|
| [2] |
陈胜前. 史前的现代化——中国农业起源过程的文化生态考察[M]. 北京: 科学出版社, 2013: 1-359. Chen Shengqian. Modernization in Prehistory:Cultural Ecological Investigation on the Process of Agricultural Origin in China[M]. Beijing: Science Press, 2013: 1-359. |
| [3] |
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): 73-84. Zhao Zhijun. The process of origin of agriculture in China: Archaeological evidence from flotation results[J]. Quaternary Sciences, 2014, 34(1): 73-84. |
| [4] |
王建华, 吴梅, 余扶危. 我国新石器时代中期储粮史研究[J]. 洛阳理工学院学报:社会科学版, 2012, 27(2): 59-64. Wang Jianhua, Wu Mei, Yu Fuwei. Research on history of grain storage during China's middle Neolithic Age[J]. Journal of Luoyang Institute of Science and Technology(Social Science), 2012, 27(2): 59-64. |
| [5] |
余扶危, 叶万松. 我国古代地下储粮之研究(中)[J]. 农业考古, 1983(1): 269-269. Yu Fuwei, Ye Wansong. Research on underground grain storage in ancient China(middle)[J]. Agricultural Archaeology, 1983(1): 269-269. |
| [6] |
王秋玲, 杜灵芝, 余扶危. 我国新石器时代早期储粮史研究[J]. 洛阳理工学院学报:社会科学版, 2011, 26(6): 76-81. Wang Qiuling, Du Lingzhi, Yu Fuwei. Research on history of grain storage in the early period of New Stone Age in ancient China[J]. Journal of Luoyang Institute of Science and Technology(Social Science), 2011, 26(6): 76-81. |
| [7] |
余黎星, 王秋玲, 吴梅. 我国新石器时代晚期储粮史研究[J]. 洛阳理工学院学报:社会科学版, 2012, 27(3): 78-82. Yu Lixing, Wang Qiuling, Wu Mei. Research on history of grain storage during China's late period of Neolithic Age[J]. Journal of Luoyang Institute of Science and Technology(Social Science), 2012, 27(3): 78-82. |
| [8] |
孙德海, 刘勇, 陈光唐. 河北武安磁山遗址[J]. 考古学报, 1981(3): 303-338. Sun Dehai, Liu Yong, Chen Guangtang. The Cishan site in Wu'an, Hebei Province[J]. Acta Archaeologica Sinica, 1981(3): 303-338. |
| [9] |
巩启明. 姜寨遗址发掘回望[J]. 中国文化遗产, 2010(1): 86-95. Gong Qiming. A review of the excavation of Jiangzhai site[J]. China Cultural Heritage, 2010(1): 86-95. |
| [10] |
中国社会科学院考古研究所. 殷墟发掘报告: 1958-1961[M]. 北京: 文物出版社, 1987: 1-279. Institute of Archaeology, Chinese Academy of Social Sciences. Excavation Report of Yin Ruins:1958-1961[M]. Beijing: Cultural Relics Press, 1987: 1-279. |
| [11] |
余扶危, 张晓艺. 商代储粮史研究[J]. 洛阳理工学院学报:社会科学版, 2014, 29(5): 75-76. Yu Fuwei, Zhang Xiaoyi. Research on grain storage history in Shang Dynasty[J]. Journal of Luoyang Institute of Science and Technology(Social Science), 2014, 29(5): 75-76. |
| [12] |
周智波, 余黎星. 东周储粮史研究[J]. 洛阳理工学院学报:社会科学版, 2016, 31(2): 63-68. Zhou Zhibo, Yu Lixing. Research on history of grain storages in Eastern Zhou Dynasty[J]. Journal of Luoyang Institute of Science and Technology(Social Science), 2016, 31(2): 63-68. |
| [13] |
余黎星, 王建华. 西周储粮史研究[J]. 洛阳理工学院学报:社会科学版, 2014, 29(6): 67-71. Yu Lixing, Wang Jianhua. Research on history of grain storage in Western Zhou Dynasty[J]. Journal of Luoyang Institute of Science and Technology(Social Science), 2014, 29(6): 67-71. |
| [14] |
中国科学院考古所丰镐考古队. 1997年沣西发掘报告[J]. 考古学报, 2000(2): 199-256. Fengxi Archaeological Team, Institute of Archaeology(IA), Chinese Academy of Social Sciences(CASS). Excavations at Fengxi in 1997[J]. Acta Archaeologica Sinica, 2000(2): 199-256. |
| [15] |
刘永生. 灵石旌介发现商周及汉代遗迹[J]. 文物, 2004(8): 29-37. Liu Yongsheng. Discovery of Shang, Zhou and Han Dynasty relics in Jingjie site, Lingshi County[J]. Cultural Relics, 2004(8): 29-37. |
| [16] |
中国社会科学院湖北发掘队. 湖北圻春毛家咀西周木构建筑[J]. 考古, 1962(1): 1-9. Hubei Archaeological Team, Chinese Academy of Social Sciences(CASS). Wooden structure of the Western Zhou Dynasty in Maojiazui site, Qichun County, Hubei[J]. Archaeology, 1962(1): 1-9. |
| [17] |
周振甫. 诗经译注[M]. 北京: 中华书局出版社, 2002: 319-322, 475. Zhou Zhenfu. Translation and Annotation of The Shi King[M]. Beijing: Zhonghua Book Company Press, 2002: 319-322, 475. |
| [18] |
贾公彦. 周礼疏[M]. 北京: 北京图书馆出版社, 2003: 1-2468. Jia Gongyan. The Notes and Commentaries on Zhouli[M]. Beijing: Beijing Book Publishing Company Press, 2003: 1-2468. |
| [19] |
陈小平. 中国古代粮仓史话(三)——秦汉粮仓[J]. 粮油仓储科技通讯, 2017(3): 53-56. Chen Xiaoping. The granary of ancient China (3):The granary of Qin and Han Dynasties[J]. Grain and Oil Storage Technology Communication(Liangyou Cangchu Keji Tongxun), 2017(3): 53-56. |
| [20] |
王炳华. 新疆地区青铜时代考古文化试析[J]. 新疆社会科学, 1985(4): 50-61. Wang Binghua. Tentative analysis of archaeological culture of the Bronze Age in Xinjiang region[J]. Social Science in Xinjiang, 1985(4): 50-61. |
| [21] |
丛德新, 贾伟明. 史前生业模式的环境考古学观察——以新疆温泉阿敦乔鲁遗址为例[J]. 第四纪研究, 2019, 39(1): 218-227. Cong Dexin, Jia Peter Weiming. Environmental archaeology on prehistoric subsistence economies:A case study of the Adunqiaolu site in Xinjiang, China[J]. Quaternary Sciences, 2019, 39(1): 218-227. |
| [22] |
邵孔兰, 张健平, 丛德新, 等. 植物微体化石分析揭示阿敦乔鲁遗址古人生存策略[J]. 第四纪研究, 2019, 39(1): 37-47. Shao Konglan, Zhang Jianping, Cong Dexin, et al. Analysis of plant microfossils reveals the ancient survival strategy of the Adunqiaolu site in Xinjiang, China[J]. Quaternary Sciences, 2019, 39(1): 37-47. |
| [23] |
Jones M, Hunt H, Lightfoot E, et al. Food globalization in prehistory[J]. World Archaeology, 2011, 43(4): 665-675. |
| [24] |
Spengler R, Frachetti M, Doumani P, et al. Early agriculture and crop transmission among Bronze Age mobile pastoralists of Central Eurasia[J]. Proceedings of the Royal Society B:Biological Sciences, 2014, 281(1783): 3382-3389. |
| [25] |
肖琪琪, 胡兴军, 阿里甫, 等. 新疆洛浦县比孜里墓地出土食物遗存的科技分析[J]. 第四纪研究, 2020, 40(2): 441-449. Xiao Qiqi, Hu Xingjun, Al ip, et al. Investigation of the food remain from Bizili cemetery found in Luopu County, Xinjiang[J]. Quaternary Sciences, 2020, 40(2): 441-449. |
| [26] |
王清, 马志坤, 陈秋荷, 等. 新疆尼勒克县吉仁台沟口遗址石器功能分析:来自植物微体遗存的证据[J]. 第四纪研究, 2020, 40(2): 450-461. Wang Qing, Ma Zhikun, Chen Qiuhe, et al. Microbotanical remains provide direct evidences for the functional study of stone tools from Jartai Pass site in Nilka County, Xinjiang[J]. Quaternary Sciences, 2020, 40(2): 450-461. |
| [27] |
王超, 王龙, 曹洪勇, 等. 新疆吐鲁番早期铁器时代青稞脱粒研究[J]. 第四纪研究, 2018, 38(2): 420-425. Wang Chao, Wang Long, Cao Hongyong, et al. Studies on the crop processing of naked barley of early Iron Age in ancient Turpan of Xinjiang[J]. Quaternary Sciences, 2018, 38(2): 420-425. |
| [28] |
王伟, 段阜涛, 杨继帅, 等. 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[J]. 第四纪研究, 2020, 40(2): 428-440. Wang Wei, Duan Futao, Yang Jishuai, et al. The diversified utilization of crops by Xinjiang Han Dynasty garrison revealed by phytolith and stable isotope analysis[J]. Quaternary Sciences, 2020, 40(2): 428-440. |
| [29] |
王建新, 张凤, 任萌, 等. 新疆巴里坤县东黑沟遗址2006-2007年发掘简报[J]. 考古, 2009(1): 3-27. Wang Jianxin, Zhang Feng, Ren Meng, et al. Brief excavation report of Donghegou site in Balikun County, Xinjiang[J]. Archaeology, 2009(1): 3-27. |
| [30] |
李悦, 马健, 张成睿, 等. 中国古代牧业社会骨制品的初步考察:以新疆巴里坤石人子沟遗址为例[J]. 第四纪研究, 2020, 40(2): 331-342. Li Yue, Ma Jian, Zhang Chengrui, et al. Worked bone production in ancient pastoral societies in China:A case study of the Shirenzigou site in Balikun, Xinjiang[J]. Quaternary Sciences, 2020, 40(2): 331-342. |
| [31] |
赵志军. 植物考古学:理论、方法和实践[M]. 北京: 科学出版社, 2010: 1-280. Zhao Zhijun. Paleothnobotany:Theories, Methods and Practice[M]. Beijing: Science Press, 2010: 1-280. |
| [32] |
Yang Xiaoyan, Perry Linda. Identification of ancient starch grains from the tribe Triticeae in the North China Plain[J]. Journal of Archaeological Science, 2013, 40(8): 3170-3177. |
| [33] |
王永吉, 吕厚远. 植物硅酸体的研究及应用[M]. 北京: 海洋出版社, 1993: 1-228. Wang Yongji, Lü Houyuan. The Research and Application of Phytolith[M]. Beijing: China Ocean Press, 1993: 1-228. |
| [34] |
Rosen A M. Preliminary Identification of Silica Skeletons from Near Eastern Archaeological Sites:An Anatomical Approach[M]. Boston MA: Spring, 1992: 127-147.
|
| [35] |
Lü Houyuan, Zhang Jianping, Wu Naiqin, et al. Phytoliths analysis for the discrimination of foxtail millet(Setaria italica) and common millet(Panicum miliaceum)[J]. PLoS One, 2009, 4(2): e4448. |
| [36] |
游修龄. 对河姆渡遗址第四文化层出土稻谷和骨耜的几点看法[J]. 文物, 1976(8): 20-23. You Xiuling. Some issue on rice grains and bone Si-spade recovered from layer 4 of Hemudu site[J]. Cultural Relics, 1976(8): 20-23. |
| [37] |
郭文超. 新疆麦田杂草种类、分布危害及其综合防治技术[J]. 新疆农业科学, 2008, 45(4): 676-681. Guo Wenchao. Types, distribution, damage and integrative control techniques of weeds in wheat field of Xinjiang[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2008, 45(4): 676-681. |
| [38] |
Lü Houyuan, Zhang Jianping, Liu Kam-blu, et al. Earliest domestication of common millet(Panicum miliaceum) in East Asia extended to 10, 000 years ago[J]. Proceedings of the National Academy of Sciencesof the United States of America, 2009, 106(18): 7367-7372. |
| [39] |
郭怡, 胡耀武, 高强, 等. 姜寨遗址先民食谱分析[J]. 人类学学报, 2011, 30(2): 149-157. Guo Yi, Hu Yaowu, Gao Qiang, et al. Stable carbon and nitrogen isotope evidence in human diets based on evidence from the Jiangzhai site, China[J]. Acta Anthropologica Sinica, 2011, 30(2): 149-157. |
| [40] |
孙周勇. 周原遗址先周果蔬储藏坑的发现及相关问题[J]. 考古, 2010(10): 933-939. Sun Zhouyong. Discovery and related problems of fruit and vegetable storage pit in Zhouyuan site in Pre-Zhou period[J]. Archaeology, 2010(10): 933-939. |
| [41] |
吴晓明, 黄荣光, 陈锦新, 等. 啤酒大麦品种的千粒重和环境变异研究[J]. 大麦科学, 2004(2): 22-24. Wu Xiaoming, Huang Rongguang, Chen Jinxin, et al. Study on cultivar and environment variation of grain weight of malting barley[J]. Barley Science, 2004(2): 22-24. |
| [42] |
井明.新疆石人子沟遗址出土石磨盘和石磨棒的初步科技研究[D].西安: 西北大学硕士学位论文, 2012: 1-123. Jing Ming. Preliminary Study on the Grinding Stone Tools Excavated from the Shirenzigou Site, Xinjiang[D]. Xi'an: The Master's Thesis of the Northwest University, 2012: 1-123. |
| [43] |
佟伟华. 磁山遗址的原始农业遗存及其相关的问题[J]. 农业考古, 1984(1): 194-207. Tong Weihua. The remains of ancient agriculture from Cishan and related issues[J]. Agricultural Archaeology, 1984(1): 194-207. |
| [44] |
郑州大学历史学院, 洛阳市文物工作队. 洛阳东周王城东城墙遗址2004年度发掘简报[J]. 文物, 2008(8): 15-19. School of History of Zhengzhou University, Luoyang Municipal Archaeological Team. Excavation on the eastern wall-site of the eastern Zhou palace-city at Luoyang, Henan[J]. Cultural Relics, 2008(8): 15-19. |
| [45] |
呼林贵. 西汉京师仓储粮技术浅探[J]. 农业考古, 1984(2): 308-309. Hu Lingui. Preliminary study on the grain storage technology in Jingshicang of the Western Han Dynasty[J]. Agricultural Archaeology, 1984(2): 308-309. |
2 Key Laboratory of Cenozoic Geology and Environment, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029)
Abstract
Xinjiang area is an interaction region of population migration and fusion, crops and livestock, and an important region for cultural exchanges between East and West. Shirenzigou site(43°31.2'~43°34.5'N, 93°13.7'~93°16.8'E) in the Balikun County was a great tribe settlement in the eastern Tianshan Mountains of Xinjiang area during the late Bronze Age and the early Iron Age. A grain storage pit(H19) with a large number of carbonized seeds was founded in a house foundation centre from Shirenzigou site, which can be dated back to 3000 cal.a B.P. It can provide important evidences for the study of ancient subsistence economies in the Xinjiang area. However, the function of the grain storage pit such as the type and weight of crops stored in it and its construction manner was unclear.One tawny lumpy sample(weight, 450 g) with carbonized seeds from the bottom of the grain storage pit was selected and analyzed by plant remain analysis and soil micromorphology analysis in this study. More than two hundred carbonized naked barley seeds, twenty-five starch grains from Hordeum, nine hundred and fifty-three phytoliths including plants from barley and Panicoideae were recovered from the lumpy sample. Combing the data of the soil micromorphology analysis, the results showed that: (1)The grain storage pit was used to store naked barley(Hordeum vulgare var. nudum); (2)The maximum capacity of the grain storage pit was about between 2000 kg and 5500 kg; (3)The technology of ramming and grass-mud mixture was possible used during the construction process of the grain storage pit.The results were compared with the results from the archaeological evidences and ancient documentations in Central China from the Neolithic to Qin and Han Dynasties, indicating that the type of crops stored, maximum capacity and technology of the grain storage pit was simple. Our study demonstrates storage mode and usage of the crop structure by ancient people, enhancing our understanding of the early subsistence economies in Xinjiang area in the Bronze Age.