陕西富县畔上遗址浮选植物遗存结果初步分析*

刘 洋 生膨菲 张鹏程 尚 雪

（1. 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所脊椎动物演化与人类起源重点实验室；2. 中国科学院大学人文学院考古学与人类学系；3.陕西省考古研究院）

渭北高原位于关中盆地和陕北高原的过渡地带[1]，包括延安、铜川、宝鸡、咸阳、渭南五市，包含白水、富县等25个县（区），总面积达4.04万平方公里[2]。该地区历史上处于草原文化与农业文化的过渡区，是研究黄土高原地区农业传播与发展的重要区域。

根据现有陕西地区仰韶时期考古学文化资料，渭北高原南部的白水河流域仰韶文化时期最早年代在半坡文化东庄类型，后经历庙底沟文化、仰韶文化晚期、庙底沟二期[5-7]。目前渭北高原北部地区新石器时代考古学研究多为考古调查，仍缺乏系统性的研究资料[8]。畔上遗址的调查和发掘填补了渭北高原地区仰韶文化早期的考古学文化空白，使我们初步认识了该区域的考古学文化面貌。

同时，现有陕西地区植物考古研究也主要集中于关中盆地、陕北地区与渭北高原南部地区的白水河流域，对渭北高原北部地区史前旱作农业发展与人地关系等的研究相对较少[9]，使我们对该地区农业发展的历时性变化与区域性特征缺乏了解。本文对畔上遗址浮选出土植物种子进行研究，提供了延安地区半坡文化时期人类农业活动的直接证据，另外对半坡文化东庄类型和庙底沟二期两个转型阶段[5、10]的研究为考察该地区长时段的农业活动特征与人地关系 提供了条件。

作为中国北方地区旱作农业起源与发展的核心作物[11-13]粟、黍种植的传播、发展历程与特征变化始终是考古研究的热点。粟黍比例是认识史前旱作农业发展传播的历时性和区域性特征的重要参考指标[14-15]，近年来，利用大植物遗存进行粟黍比例的研究为考察黄土高原不同地区旱作农业发展、人地关系以及人类应对全新世气候变化等问题提供了重要基础[16-18]。

本研究将高精度年代数据与大植物遗存研究相结合提供了仰韶文化、庙底沟二期、战国晚期等连续文化阶段的农业活动证据，尝试建立畔上遗址新石器时代农业发展序列，并通过与渭北高原南部的白水河流域地区、关中盆地和陕北地区的粟黍比例差异进行对比，以期更好的了解该地先民的农业活动特征。

一、研究区域

陕西省延安市富县海拔约687～846米，地质构造属华山北麓台鄂尔多斯地台一部分，处在温暖带北部落叶栎林亚地带，年平均气温7～9℃，年日照时数2032-2428h，无霜期平均为130d，年降水量500-600mm[19-20]，属暖温带半干旱气候。

畔上遗址（109.19°E，36.08°N）又名任家台遗址（图一），是目前延安地区系统发掘的一处新石器时代遗址，位于延安市富县茶坊镇畔上村的南山坡八十亩台，北邻黄延高速，向北隔河与庙台相望，东邻北塬、西邻秦家沟、南靠刘家塬。

陕西省考古研究院于2016年4月起对富县畔上遗址进行考古发掘工作，发掘面积405平方米。遗址堆积深厚，发掘深度普遍达6米以上，发现有半坡文化（H6、H8、G4等单位）、庙底沟二期文化（H7、H9、H11、H12、G2、G3等单位）、战国晚期（H1～5、M1、G1等单位）、西汉早期堆积层。本次共发现灰坑18个、墓葬1座、沟4条，发掘所获得重要遗存有半坡文化早期半坡类型的H8和东庄类型的H6、半坡文化晚期的G4、庙底沟二期文化时期G2。在发掘之余，还对周边区域进行了考古学调查，发现有庙底沟文化、仰韶晚期、龙山文化晚期和西周、战国等时期遗存。

二、材料与方法

畔上遗址浮选样品共采集 34份土样（表一），总计约 366L（表二），采用“针对性采样法”[21]，根据遗迹单位各层采集各时期灰坑样品 13个、壕沟样品 14个、墓葬样品 1个、房址样品2个、地层样品4个，以灰坑和壕沟为主。共统计17个遗迹单位的植物遗存资料，包括10个灰坑、1个灰沟（6层）、1个墓葬、4个地层（表三）。

表一 浮选样品采集数量表

表二 浮选样品重量

表三 遗迹单位数量表

浮选工作在当地进行，使用小水桶法，阴干后送交中国科学院大学考古学与人类学系进行鉴定与统计分析。在实验室阶段，我们使用筛网网眼直径为1mm和0.5mm的筛子筛分炭化种子，并在Nikon SMZ1000体式显微镜下进行种子挑选、鉴定，并在6倍物镜下拍摄浮选所得重要种子种属照片。鉴定依据现代标本及相关图鉴。同时，我们将四个文化类型各选取典型遗迹中的5颗炭化黍种子送交美国贝塔分析实验室（Beta Analytic Inc.）进行加速器质谱（AMS-14C）年代测试。

未经校正的粟黍绝对数量统计可能会高估粟在史前农业生产中的比重[14]，为解决这一问题，张健平、周新郢等学者通过现代粟黍作物的重量作为换算因子提出了校正方法[22-23]。在此基础上，生膨菲结合民族学研究，通过现代粟、黍的千粒体积计算考古遗址出土粟、黍的体积百分比及粟黍体积比进行校正[24]。本研究尝试直接使用出土炭化粟、黍种子的千粒体积计算粟、黍体积百分比及粟黍体积比，进行校正。具体操作如下：

将古代炭化粟和黍（来自陕西白水北山头遗址）分别计算单位体积（1ml）的粒数，重复10次取平均值，记录数据（表四）。据此，则古代粟、黍千粒体积估计值分别为1.16ml和3.18ml。

粟、黍的体积百分比及粟黍体积比的计算公式如下[24]：

根据地层叠压打破关系与出土遗物分析，畔上遗址的文化堆积大致可分为四个时期，即半坡文化半坡类型、半坡文化东庄类型、庙底沟二期和战国晚期。经碳十四测年，其绝对年代区间为6220-2337 cal BP（图二，表五）。其中，庙底沟二期的炭化植物样品数量最多，其次为半坡文化（图三）。

表四 古代粟和黍单位体积（2ml）粒数统计表

二、研究结果

畔上遗址浮选发现 10种、共计 1374粒的炭化植物种子（图四，表六），主要为农作物和伴生杂草，也有少量特征不明确或因残损而失去鉴定特征的未知种属植物种子。通过鉴定分析，我们认为畔上遗址的粮食作物为粟（Setaria italica）和黍（Panicum miliaceum）两种，共计1251粒，占浮选植物种子总数的91.05%，处于绝对优势；非农作物主要为狗尾草（Setaria viridis）、繁缕（Stellaria media）、酸模叶寥（Polygonum lapathifolium）、泰亚科（Panicoideae）、藜科（Chenopodiaceae）、苋科（Amaranthtaceae）、豆科（Leguminosae）、禾本科（Poaceae）等植物，共计123粒，多为伴人的农田杂草，占浮选植物种子总数的8.95%。各时期炭化植物种子绝对数量百分比（图五）。

四、讨论

渭北高原作为关中盆地与陕北高原交流的中间站，是史前旱作农业自关中向北部扩散的必经之路。对渭北高原地区遗址出土农作物大植物遗存的研究可为了解旱作农业的传播和发展及其与环境变化之间的关系提供依据。畔上遗址提供了渭北高原北部地区长时段人类农业活动的植物考古资料，是目前旱作农业传播至渭北高原地区的最早证据，对补充该地区考古学文化及农业的发展有重要意义。

1.全新世中期畔上遗址农业特征分析畔上遗址炭化植物种子出土密度为3.75粒/升，总体密度相对较低[25]。其中，通过对不同遗迹中炭化植物种子出土密度的分析，灰坑和灰沟不仅在样品采集数量（13和14个）、重量（137和152升）、出土炭化种子数量（327和996粒）上占据较高比重，炭化种子出土密度也相对较高，达到2.39和6.55粒/升，超过墓葬、房址等遗迹单位的种子出土密度，与考古学认识相符。粟黍农作物种子的出土概率远超过其他植物种子（图六，表七），符合遗址中保存更多与人类关系更密切的植物种子[26]。

表五 畔上遗址加速器质谱（AMS-14C）年代测试结果

表六 畔上遗址出土炭化植物种子数量与比例统计

浮选出土的非农作物主要为黍亚科、藜科、苋科、豆科、禾本科杂草、狗尾草、繁缕和酸模叶寥，现多为旱田杂草[27]，体现了半干旱的环境背景。富县剖面的孢粉研究显示[28]，该地植被类型可能在全新世早中期类似于干草原型的蒿类—草甸草原，气候条件比现代更为温暖湿润，并在全新世晚期出现“伴人植物”。由此可以推测，此时期气候适宜农业发展，这些杂草随粟黍收割而进入遗址中，侧面印证了农业活动的存在。

2. 渭北高原地区旱作农业模式变化特征

全新世以来，伴随着人类农业活动与文化的发展，先民逐渐通过生物生态适应和文化生态适应[29]来应对自然环境的变化[30-32]。根据浮选出土大植物遗存，本研究揭示畔上先民自半坡文化至战国时期（6200-2300 cal BP）始终以粟黍为主要粮食作物，但经历了一个长期以黍为主向粟的利用增多的农业结构转变的历史过程。7.0-6.0 ka BP是温暖湿润的全新世大暖期气候的持续阶段，气温显著高于现今，是陕西黄土高原各地区古文化持续发展与农业向北扩散的环境基础[43]。仰韶文化早期（6.2-6.1 ka BP），渭北高原北部地区的畔上遗址以黍为主。半坡文化东庄类型时期（6.1-5.9 ka BP），畔上遗址仍以黍为主，但粟的比例也小幅升高。5.5-5.0 ka BP前后气温和降水量开始下降，在4.0 ka BP前后，中国气候出现一次较强的先变冷继而干旱的突变，气候最适期结束[41-45]。庙底沟二期（4.8-4.2 ka BP），畔上遗址先民对粟的利用明显增多，实现了第一次农业结构的转变。至战国时期，粟黍体积比又有了缓慢下滑，黍又一次占据了畔上遗址农业生产的主要地位（图七）。

黍是中国最早被驯化旱作农作物[13，33]，相对粟而言具有更好的抗旱性、抗病性，同时对田间管理的需求少；粟产量更高，水分利用效率高，需水量较大[15]。受旱后，粟的产量明显下降，且低于黍[3]。畔上先民在不同时期对粟黍的选择差异，体现了农业生产与自然环境的互动关系[11、22、34]。

由于水热条件的差异，渭北高原南部的白水河流域地区与北部的畔上遗址在对粟和黍的利用上存在历时性和区域性差异。我们利用陕西黄土高原地区现有大植物遗存浮选资料，根据校正公式计算出各遗址粟黍体积比（表八），并将各遗址分为陕北地区、渭北高原北部地区、渭北高原南部白水河流域、关中盆地四个区域，将关中盆地、陕北地区粟黍体积比数据作为对照组。我们计算出各区域粟黍体积比的平均值，绘制各区域粟黍体积比年代变化曲线（图八b），粟黍体积比以1.0为界，可以体现出先民利用粟或黍的倾向，尝试对渭北高原南部与北部地区的粟黍利用进行初步探讨。同时，我们将富县剖面全新世中期树与灌木孢粉百分比含量变化曲线及全新世中期关中盆地夏季降水量的变化曲线作为环境指标参考线进行对照研究（图八a）。

表七 畔上遗址不同遗迹炭化植物遗存出土密度

表八 陕北地区、滑北高原北部地区、白水河流域、关中盆地各遗址粟黍体积比

渭北高原南部白水河流域地区在仰韶文化早期粟黍比重持平。仰韶文化晚期，该地区粟的比例明显提升，出现了明显的粟黍结构变化。在庙底沟二期，渭北高原南部地区各遗址先民虽然仍以粟为主要农作物，但比例大幅下降。在气候改变的环境背景下，关中盆地在庙底沟二期出现了一定程度的文化衰落现象[46]，与关中盆地地理位置接近、农业结构相似的渭北高原南部地区可能也受到一些文化衰落的影响。渭北高原南部地区的先民选择了更易生产的黍，减少了对粟的种植。直至龙山时期，该地区的先民仍以粟为主要农作物，且比例急剧上升。龙山时期以后，该地区粟黍体积比下降，但农业机构仍以粟为主。

粟黍体积比年代变化曲线显示，位于渭北高原北部地区的畔上遗址，其旱作农业模式与陕北地区更为相似，黍在全新世中期始终处于比较重要的位置。陕北地区现有仰韶文化阶段遗址大多属于仰韶文化晚期[4]，畔上遗址的发现可以补充北部地区农业发展模式。而位于渭北高原南部白水河流域各遗址的旱作农业模式更倾向于关中盆地，自仰韶文化始粟的利用始终多于黍。考古学文化上是否也具备这样的相似性，仍有待进一步研究。总体而言，渭北高原北部粟黍体积比低于南部地区（图八）。环境对照曲线与全新世中期渭北高原地区粟黍比的变化曲线基本拟合。渭北高原北部地区位于半湿润与半干旱地区的交界地带，比南部地区降水量低，环境相对干旱。据此推测，农业结构的变化与环境变化息息相关，粟黍体积比年代变化曲线可在一定程度上反映环境变化趋势。

五、结论

本次研究通过分析出土炭化植物遗存及14C测年资料，初步建立了畔上遗址农业活动年代框架。研究结果表明，畔上遗址先民在仰韶文化早期就开始了以粟黍为主的旱作农业生产活动，并持续到战国晚期。通过分析畔上遗址长时期连续农业活动，我们了解到渭北高原北部地区的农业特征自仰韶时期以黍为主要农作物，在庙底沟二期粟的比例增加，出现农业结构转变。在此基础上，通过对比渭北高原南部地区已有的植物考古研究材料，全新世中期渭北高原地区南北部粟黍比例变化体现了区域性特征与历时性变化，旱作农业自南向北传播，展现了先民与自然环境长期互动的历史过程。其中，全新世中期，渭北高原北部地区类似陕北地区，均为以黍为主体的旱作农业发展模式；渭北高原南部与关中盆地类似，与黍相比，先民对粟的利用更多。本研究突出体现了黄土高原不同地区先民通过调整作物组合来实现环境适应的生存策略。

致谢：感谢陕西省考古研究院给予的样品支持，感谢中国科学院大学考古学与人类学系蒋洪恩教授在种子样品鉴定方面给予的热心指导与帮助！

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