甘谷毛家坪遗址秦人骨的碳氮同位素研究

王奕舒，凌 雪，梁 云，侯宏伟，洪秀媛，陈 靓

(1.西北大学 文化遗产研究与保护技术教育部重点实验室, 陕西 西安 710069;2.甘肃省文物考古研究所,甘肃 兰州 730050)

秦人创造的秦文化对中华文化的发展产生了深远影响,尤其是关于早期秦文化的研究一直是历史学和考古学界的热点问题。位于甘肃省天水市甘谷县磐安镇的毛家坪遗址是早期秦人居住区,遗址区位于渭河南岸的二级阶地,以自然冲沟为界分为沟西部的居址区和沟东部的墓葬区[1],作为秦人由西汉水流域向东推进至关中地区的重要地点,该遗址对早期秦文化探索具有极为重要的意义。

秦文化的内涵组成有许多内容,其中食物是先民生存的物质基础,饮食结构不仅反映先民所处的地理环境及气候等自然因素,更能体现出当时生产力的发展水平和社会经济状况[2]。因此,目前对古代先民食谱的研究是考古学的热点之一。有关早期秦人的饮食结构少见文献记载,目前主要通过考古发掘资料的深入研究来揭示。骨化学分析通过现代科技手段测定先民人骨中的碳、氮稳定同位素,揭示古代先民的食物结构特点,从而阐释先民的生业方式和经济模式等问题,是目前生物考古学研究中应用较为广泛的新兴方法。

本文对甘谷毛家坪遗址沟东2012年和2013年发掘出土的春秋及战国墓葬人骨样品进行稳定同位素分析,为研究毛家坪早期秦人的生活状况、社会发展和文明演进提供基础资料,进一步丰富秦文化的深入研究。

1 实验部分

1.1 样品概况

毛家坪遗址共勘探出墓葬千余座、灰坑八百余个、车马坑四座以及房屋居址、陶窑等遗迹单位,其中发掘墓葬199座[3]。根据出土人骨的保存状况,本文选取的骨样分别来自上述52个不同的墓葬,人骨信息见表1。

1.2 测试方法与结果

依据Ambrose[4]提出的骨胶原处理方法提取骨胶原,利用中国科学院大学的稳定同位素质谱分析仪(Isoprime 100 coupled with Elementar Vario)对骨胶原样品进行测试。采用磺胺(Sulfanilamide)作为标准物质对C，N 元素含量进行测试,样品的C，N 稳定同位素比值分别以国际标准物质IAEA-600，IAEA-CH-6 和IAEA-600，IAEA-N-2 进行校正,分析误差均低于±0.2‰。此外,每测试10 个样品中插入一个实验室自制胶原蛋白标样(δ13C 值为-14.7‰±0.1‰,δ15N 值为7.0‰±0.1‰),监测胶原样品测试的准确度(见表1)。

表1 人骨样品概况与测试结果Tab.1 Human bones samples and test results

续表1

实验编号 考古编号体质人类学观察性别年龄/岁年代 葬式 取样部位 C含量/% N含量/% C/N(摩尔比) δ13C/‰ δ15N/‰ MJP12M2013女51～60西周晚期仰身屈肢右股骨44.0616.023.2-11.210.6 MJP13M1017男24～26战国晚期仰身屈肢左胫骨40.8215.283.1-7.99.3 MJP14M1030—约9战国晚期仰身屈肢股骨33.8112.373.2-11.18.6 MJP15M1045男33～35春秋中期仰身屈肢股骨42.1315.683.1-10.28.8 MJP16M1025女45～50战国晚期仰身屈肢右尺骨39.0814.373.2-12.28.6 MJP17M1031女29～30战国晚期仰身屈肢左股骨43.9515.973.2-10.810.3 MJP18M2101女45～50战国早期仰身屈肢右胫骨44.1416.43.1-7.69.2 MJP19M2003女27～28战国中期仰身屈肢右胫骨43.0816.023.1-12.68.2 MJP2M1001男14～17战国晚期仰身屈肢左肱骨42.3615.623.2-11.99.6 MJP21M2019女*成年战国中期仰身屈肢左腓骨41.615.193.2-10.29.2 MJP22M1003男24～26战国晚期侧身屈肢右胫骨42.9415.833.2-12.18.4 MJP23M1040女20～23战国晚期侧身屈肢右胫骨43.9616.233.2-11.09.9 MJP24M2174女30～40春秋中期侧身屈肢左股骨43.7616.143.2-11.88.7 MJP25M1039女24～26春秋早期仰身屈肢右胫骨38.9114.213.2-9.010.1 MJP26TM107女45～50战国中期侧身屈肢右肱骨41.5415.013.2-8.19.3 MJP27M1032男约24战国晚期仰身屈肢右肱骨40.5815.33.1-9.28.2 MJP28M2033男26～30春秋早期仰身屈肢左桡骨40.8714.843.2-8.49.9 MJP29M2039男31～34春秋中期仰身屈肢右股骨44.1416.233.2-10.010.7 MJP30M1023女45～50春秋中期仰身屈肢右肱骨41.3815.193.2-10.910.0 MJP31M1027女24～26春秋早期仰身屈肢右股骨41.1615.113.2-10.79.6 MJP32M1022女24～26战国晚期仰身屈肢尺骨1.121.091.2-25.210.0 MJP33M2012男35～39春秋早期仰身屈肢左尺骨36.8213.673.1-9.711.0 MJP34M2021女51～60战国早期仰身屈肢股骨38.6814.03.2-10.710.4 MJP35M1035女24～26战国晚期仰身屈肢右桡骨36.5913.543.2-11.88.2 MJP36M1036男35～39战国晚期仰身屈肢右桡骨38.5714.33.1-10.58.6 MJP37M1014女33～35战国晚期仰身屈肢右桡骨42.7815.733.2-10.78.8 MJP38TM15女18～19战国早期侧身屈肢左腓骨35.7213.573.1-12.68.4 MJP39M1021女45～50战国晚期仰身屈肢右腓骨40.8315.193.1-11.58.4 MJP40M2044女约30战国中期仰身屈肢右桡骨36.3613.143.2-13.18.2 MJP41M2170女约30战国中期仰身屈肢右尺骨37.1213.713.2-10.78.9 MJP42M1021男20～23战国晚期仰身屈肢—40.0414.733.2-8.310.1 MJP43M2017女35～39春秋早期仰身屈肢左股骨40.7114.743.2-9.910.5 MJP44M1026男35～39战国晚期仰身屈肢右桡骨38.6414.53.1-9.99.3 MJP45M2102女45～50春秋晚期仰身屈肢左股骨38.013.933.2-13.39.2 MJP46M1030男约14战国晚期仰身屈肢左胫骨42.415.73.2-8.310.0 MJP47M1041男约30战国晚期仰身屈肢右腓骨38.514.093.2-10.98.7 MJP48M2025女45～50战国晚期仰身屈肢左股骨42.6515.913.1-12.38.4 MJP49M1002女20～23战国晚期仰身屈肢左桡骨41.4915.483.1-10.19.4 MJP50M1010男20～23战国晚期仰身屈肢腓骨43.6916.013.2-9.38.6 MJP51M1004—6～8春秋中期侧身屈肢右胫骨38.0514.073.2-8.69.5 MJP52M1037女51～60战国晚期仰身屈肢右腓骨30.0510.93.2-11.38.4

注:表中“—”表示数据无法确认。

2 讨 论

2.1 人骨污染鉴别

稳定同位素结果分析之前,要对人骨进行污染程度的鉴别[5-6]。现代骨样骨胶原的C，N含量分别约为41%和15%[7],含量一般相对稳定,若与此有较大差距,则说明骨样被严重污染,不能用于骨化学分析。由表2可见,52个样品中MJP32和MJP52骨样的C，N元素含量与参考值有较大差距,表明骨胶原降解较严重,余下50个样品数据C元素含量分布在33.81%～44.33%的范围内,均值为(40.73±2.61)%,N元素含量分布范围为12.37%～16.35%,均值为(15.02±0.97)%,表明50个人骨样品可视为未发生严重降解或污染。此外,骨胶原C，N元素摩尔比也是进一步判断骨样是否受到污染的依据。从表1及表2中可以看到,除MJP32号样品外,余下51个样品的C/N摩尔比值分布在3.1～3.2的范围之内,均值为(3.16±0.5),而现代样品的C/N摩尔比值为3.2[7],若要判定骨胶原未受到严重污染,则其C/N摩尔比值必须在2.9～3.6[8],故该51个样品可视为未受污染。

综上,为了得到更为严谨的分析结果,将MJP32和MJP52除外,其他50个人骨样品保存较好,用于食谱分析。

表2 样品污染指数统计表Tab.2 Sample contamination index statistics

2.2 食谱分析

由于光合作用途径的不同,不同植物的δ13C值也明显不同,通过区分δ13C值可将植物分为C3和C4类植物,而这种差异会间接体现在食物链中,以不同植物为主食的动物会有不同的δ13C值[9～10]。因此,δ13C值可反映先民植物性食物的主要来源[11]。从图1和表1的数据结果看,毛家坪遗址中的5个人骨样品的δ13C值分布在-13.3‰～-7.6‰范围内,说明该遗址先民以C4类植物作为植物性食物的主要来源。

氮元素在被摄取、转化的过程中,也会因为固氮方式的不同产生不同的δ15N值。自然界中N元素循环过程中,最低营养级(例如豆科植物)具有最小δ15N值,人类作为较高一级食物链上的生物,通过生物富集作用会在骨胶原中有较大的含量,食肉类动物骨胶原δ15N值为9‰～12‰,杂食类动物δ15N值为7‰～9‰[12]。根据δ15N值,即可揭示先民的肉食占比情况[13]。图1及表3可看到,这批样品中有68%的样本δ15N值超过9‰,且均值为10‰,表明肉类食物在大部分先民饮食中占有较大比重;另外32%的样本的δ15N值低于9‰,但高于7‰,表明少部分先民在日常生活中饮食主要以植物性食物为主,辅以少量肉类食物。

此外,由图1还可看出,性别与C，N同位素数据之间并没有明显的相关性,表明不同性别之间在饮食结构上总体没有大的差距。

表3 样品数据数理统计表Tab.3 Sample data mathematical statistics

图1 样品δ13C，δ15N的散点图Fig.1 Scatterplot of δ13C and δ15N in samples

结合δ13C及δ15N的分析结果可知:所分析的毛家坪遗址大部分先民的饮食结构中动物性食物居多,少部分先民以植物性食物为主,辅以少量肉食,其中植物性食物的主要来源是C4类植物。下面对这种饮食结构及其形成原因进行探讨。

首先,从地理环境来看,毛家坪遗址位于甘肃省东南部,渭河南岸的第二阶地上,西北部台地下有渭河的小支流——南河流过,其地理、气候条件适合农业发展。地理环境对农业的发展起着决定性的作用,以秦岭—淮河为界,形成了北方以C4类旱地粮食作物为主和南方以水田作物为主的两个主要的饮食文化区域[14]。毛家坪遗址在地理位置上属于明显的旱地粮食作物区域,因此适合种植粟、黍等C4类作物。

其次,该遗址出土了大量的羊、牛、猪等家畜的遗骸,说明毛家坪先民普遍饲养家畜;出土的大量鹿、羚羊等野生动物遗骸[1],说明该遗址先民或还存在狩猎行为。吴汝柞[15]曾提出甘肃地区由于所处地理位置较好,地势较为平坦且降水较多,因此在发展农业生产的同时,也适宜畜牧业的发展。由此表明先民的肉食来源可能主要来源于畜牧业,狩猎也提供了部分的肉食来源。袁仲一、雍际春等[16～17]也提出,早期秦先民已过着相对定居的生活,以农牧并举、工商业发达作为早期经济特点,为后来秦的发展提供基础。所以该时期毛家坪古代人们的经济模式应为农牧兼营的混合型经济模式。

2.3 毛家坪遗址不同时期先民食谱结构比较

将毛家坪遗址不同时期先民食谱的δ13C及δ15N比值分别作箱式图,如图2所示。

图2 不同时期毛家坪遗址秦人δ13C及δ15N比例变化箱式图Fig.2 Box-shaped diagrams of δ13C and δ15N of Qin people in Maojiaping site in different periods

由图2可见,毛家坪遗址西周晚期至战国晚期的δ13C值变化不大,表明植物性食物在毛家坪先民的食谱中所占比重基本不变,δ15N值则有较为明显变化。根据有关文献[18～19],西周时秦人受周边游牧民族的影响较大,频繁与戎狄接触,使得早期秦人主要以畜牧业为主,因此这一时期先民的δ15N值偏高;春秋时期开始,在秦人向东扩展势力的同时,一定程度上会受周文化的先进农业的影响,畜牧业在经济模式的占比会有所减小,所以δ15N值略有下降的趋势,但整体变化不大,同时也说明虽然受当时社会背景的影响,但毛家坪遗址先民总体仍保持其固有的农牧兼营的经济模式。

2.4 秦文化区域内不同遗址先民的食谱结构比较

为进一步探索早期秦文化不同遗址先民饮食之间的异同,对已发表的秦文化遗址或墓葬(西山遗址、凤翔雍城遗址、宝鸡建河墓地等)先民食谱的δ13C及δ15N比值分别作箱式图,如图3所示。

由图3可见,不同遗址或墓葬秦先民食谱的植物性食物来源均为C4类植物,主要是因为它们在地理位置上都属于明显的旱地粮食作物区域。毛家坪遗址与西山遗址处于同一地区,因此其先民食谱中的δ13C及δ15N值在分布范围上十分相近,但毛家坪遗址在δ13C及δ15N值都略高一些。其原因主要可能有以下几点:

首先,西山遗址和毛家坪遗址同属于甘肃地区的早期秦人遗址,从地理环境来看,该区域处于我国农牧过渡带,属于山地型高原地貌,海拔相差悬殊,山脉交错纵横,适合发展畜牧业。从历史文化及人群交流来看,秦人从商代末年到达西汉水上游(礼县西山遗址区域),“在西戎,保西垂”,在西周尚属于周人统治下的小方国,生产力和农业发展水平都比较低下。同时,受到周边犬戎族的骚扰和入侵,秦人同游牧民族的长期接触和战争,伴有文化和贸易的交流[20],导致早期秦人受到影响,形成了农牧兼营的经济模式,所以早期秦人聚集区西山遗址δ13C比值偏低,而δ15N比值偏高[21]。其次,毛家坪遗址距离中心文化区较远,处于秦文化的边缘地区,二者从埋葬习俗来看,西山遗址属于秦宗室的埋葬方式,多采用仰身直肢葬;毛家坪遗址以屈肢葬为主,在当时属于平民墓地,两者墓葬等级存在差异[22]。因此,毛家坪墓地先民很可能是土著居民或来自甘青的西北戎羌民族[23-24],该民族本以游牧为生,其肉类食物的摄入会在西山遗址基础上再稍高一些,且本次所取人骨样品多为战国晚期,在年代上晚于西山遗址,随着社会发展,生产力会有所提高,可能造成δ13C值相对西山遗址偏高。

另外,关中与甘肃地区4个遗址的δ13C值相差不大,但δ15N值具有明显差异。关中地区遗址的δ15N比值整体低于甘肃地区,原因可能是关中地区地形以平原为主,该地区域土壤肥沃,适合农耕经济的发展。当时的周文化作为是一种主流文化,其先进的农业技术对东迁进入关中的秦人产生了潜移默化的影响[25],使得战国时期关中地区先民更多偏向发展农业,畜牧业比重有所降低。而居住在陇东地区的秦人由于受周文化影响相对较小,仍保持其固有的经济模式。

3 结 论

通过上述分析可得到以下认识：

1)毛家坪遗址先民饮食结构具有多样性且与其生活环境密切相关，大部分先民的食物结构中动物性食物占有较大比重，少部分先民则是以植物性食物为主并辅以肉食。其中植物性食物可能来源是黍、粟等C4类植物，肉食来源主要来源于家畜和部分狩猎物。该遗址早期秦人的经济模式为农牧兼营的混合经济模式。

2)对比周边秦文化遗址人群的食谱认为，毛家坪遗址与相近区域的西山遗址早期秦人食谱特征较为接近，而与受周文化影响较大的关中地区秦人食谱在肉类食物占比上存在差异，这与社会的发展、经济模式的转变等都息息相关。