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1996年冬，在解剖东城墙时，在第一期城墙和最早的文化层之下，原生土之上，发现了两片低洼泥地和大量的灰黑色土壤，参与发掘的专家一眼就看出这是稻田土。从局部所开小探沟的剖面观察，可以看出一根根往下伸展的根须或留下的痕迹。在土样中还拣选出炭化稻谷、蓼科、竹叶、田螺等动植物标本。
在大范围的发掘后，1997年冬，清理出西北-东南走向的3条田埂。3条田埂之间形成长条形的二丘田，这二丘田均是选取较低凹槽稍加修整而成的，同时保留了田埂部位。待田里耕作土逐渐积高到与原生土田埂平齐时，再用人工在原田埂上加高堆磊成新的田埂。
1998年3月，香港大学对稻田下层的泥土用光释光方法测年，均为6629±896年，属于汤家岗文化时期。表明城头山的古稻田不仅在国内，即使在全世界也是目前发掘所见年代最早的。在发现古稻田同时，还发现了与水稻田配套的原始灌溉系统，有水坑和水沟，均位于稻田以西的原生土层面高出稻田的地方。水坑和水沟无疑是与稻田配套的设施，这说明当时已有较为完善的灌溉系统。它的发现充分证明了中国是世界上最早种植水稻的国家。 | 
