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来源：《西域研究》2022年第2期 新疆奇台石城子遗址出土 炭化植物遗存研究 生膨菲 田小红 吴勇 新疆奇台石城子遗址2018年发现青稞、小麦、黍和粟四种炭化农作物遗存，其中青稞占据多数，测年结果为西汉晚期至东汉时期，为探讨天山北麓两汉时期屯田经济提供了直接证据。通过对石城子及其他周边遗址植物考古数据的比较分析，我们发现石城子汉代采取了因地制宜的农业生产策略，这应是屯田戍卒借鉴新疆地区早期铁器时代农牧混合人群的农业适应策略并融合了自身农业生产经验的结果。 新疆奇台石城子遗址2018年发现青稞、小麦、黍和粟四种炭化农作物遗存，我们采用植物考古方法，利用农作物种子的14C测年结果对石城子及周边地区其他遗址植物考古数据进行量化分析和植物碳、氮稳定同位素分析，尝试探索汉代戍卒在天山北麓的农业生产策略。[1] 石城子遗址位于新疆维吾尔自治区奇台县半截沟镇麻沟梁村，北接奇台、吉木萨尔，南可经天山通吐鲁番盆地（图一a），地理坐标为东经89°45′45″，北纬43°37′0″，海拔1770米。该遗址主要有汉代和清代两个时期的文化堆积。[2]出土了大量具有汉代风格的青瓦、云纹瓦当、陶器、兵器、五铢钱及夯筑城墙、城门、房址、回廊、灰坑、陶窑和墓葬等遗迹和遗物。[3] 石城子遗址所处的天山东段博格达山脉北坡自然景观具有显著的垂直地带性分异，[4]海拔从低到高可分为：1.农耕地带（海拔1500～1900米）；2.森林草原地带（海拔1800～3000米）；3.高寒草甸地带（海拔3000～3800米）；4.高山冰雪地带（海拔3800米以上）。石城子遗址处于农耕地带，农作物品种有青稞、大麦、小麦、荞麦、豌豆和马铃薯等。农田道路边可见荨麻、狗尾草、蒲公英、画眉草和冰草等野生植物。现在当地的农业生产以麦类作物为主，一年一收，为典型的旱作农业系统，2015年被国家农业部正式命名为中国重要农业文化遗产。 本文分析的炭化植物样品是在2018年石城子遗址田野考古发掘过程中通过水洗浮选法收集的。采样方法为针对性采样法，即以明确的汉代遗迹为主要的采样对象。除2018年的新发掘点外（见图一b：B），我们对之前发掘揭露的汉代房址（见图一b：A）和西墙南段汉代文化层也采集了浮选土样（见图一b：C），具体采样信息见表一。我们在遗址现场利用小水桶浮选法，对11份浮选样品进行了浮选工作。每份土样为0.5～91升，共计146升。浮选后所得轻、重浮物在当地阴干后，带回实验室进行分类、鉴定和量化分析。
图一（a）石城子遗址位置示意图（黄点）；（b）本研究采样地点（A，B，C） 在实验室内，将轻浮物中的木炭、蜗牛化石与炭化植物遗存分开，分别使用1mm和0.3mm网眼的标准筛进行筛分，植物样品分组后在体视显微镜下进行观察和分类。之后，依据植物考古工具书、植物种子鉴定图鉴及实验室收藏的现代植物种子标本，[5]开展大植物遗存的种属鉴定工作。鉴定结束后，对各类植物种子进行统计分析，对重要的大植物遗存进行拍照。另外，选择一定数量保存完好的各类炭化农作物种子，测量其籽粒的长度、宽度和厚度，分别计算平均值。目前，2018年度石城子遗址浮选出土植物遗存收藏于复旦大学科技考古研究院。 表一 石城子遗址植物浮选结果
我们对石城子遗址出土大植物遗存的量化分析，采用周新郢等学者在研究河西走廊西部地区新石器时代末期至青铜时代农业系统演变过程的论文中采用的量化分析方法。[6]具体来说，是以中国现代粟、黍、小麦和青稞的千粒重作为换算因子来计算遗址中各类作物的重量百分比，公式如下：
其中N1为出土黍的粒数，F1=7.5，为现代黍的平均千粒重；N2为出土粟的粒数，F2=2.6，为现代粟的平均千粒重；N3为出土小麦的粒数，F3=35，为现代小麦的平均千粒重；N4为出土青稞的粒数，F4=45，为现代青稞的平均千粒重，P(S)用来代表每种作物在总产量中的百分比。 为了更好地探讨石城子汉代农业生产的策略，我们收集并整理了石城子周边地区已有的其他汉代之前和两汉时期（有的遗址年代稍晚）14处遗址或墓葬出土的植物考古原始资料（见表二），使用相同的植物遗存量化方法进行研究。通过比较，进一步确定汉代石城子屯田居民和周边其他人群农业生产策略的异同。栽培大麦（Hordeum vulgare）分为有稃型（有稃大麦：Hordeum vulgare var.vulgare）和裸粒型（青稞：Hordeum vulgare var.coeleste），考虑到两者在生物学特性上接近，我们对其他遗址出土炭化大麦种子的量化分析中统一使用现代青稞的千粒重作为换算因子。 表二 本文涉及其他遗址的农作物遗存绝对数量与重量百分比计算结果
我们还在石城子植物遗存鉴定分析之后选择出土背景明确的炭化农作物种子进行14C测年。两份炭化青稞种子和一份炭化小麦种子被送往美国BETA实验室进行14C测年。所有获得的年代结果使用校正曲线IntCal 20[21]以及OxCal v4.4（https://c14.arch./oxcal/OxCal.html）系统校正，结果数值精确到10。测年样品的具体信息见表三。 表三 石城子遗址出土炭化农作物种子14C测年结果
四 1.14C测年结果 石城子遗址出土两份青稞和一份小麦种子样品的14C测年结果如表三所示，经树轮校正后，绝对年代范围分别是公元前40年至公元170年（2σ）、公元20～220（2σ）年和公元20～210年（2σ）。我们可以明确石城子遗址屯田农业活动的绝对年代处于西汉晚期至东汉时期。 2.植物浮选和分析结果 2018年度石城子遗址植物浮选共发现124粒炭化植物种子。我们在石城子西墙中段城墙的草拌泥块中发现了较多的植物茎秆（图二）。因为它们与炭化青稞种子共出，我们推测这些应多为青稞的茎秆遗存，作为掺合料使用来修筑城墙。在石城子遗址，我们共鉴定出4种农作物种子，分别为青稞、小麦、粟和黍，详见表一（图三：a，b，c，d），还鉴定出麦仁珠、禾本科和苋科的植物种子（图三：e，f，g）。另外，有少量种子未鉴定出植物种属（图三：h，i），详见表一。
图二 石城子遗址西墙中段出土草拌泥块
图三 石城子遗址出土植物种子 a）青稞（Hordeum vulgare var.Coeleste），b）小麦（Triticum aestivum），c）粟（Setaria italica），d）黍（Panicum miliaceum），e）麦仁珠（Galium cf.tricorne），f）禾本科（Poaceae），g）苋科（Amaranthaceae），h，i）未知。比例尺=1mm。 在石城子遗址中，炭化青稞种子共发现64粒，颖果（n=10）的长为4.32～6.21mm，平均值为5.41mm，宽为2.54～3.30mm，平均值为2.98mm，厚为 1.66～2.89mm，平均值为2.19mm，顶端较平，背腹略扁，有明显的腹沟，纵贯种子全长，果实裸露；炭化普通小麦种子共发现17粒，颖果（n=12）的长为4.20～5.04mm，平均值为4.69mm，宽为2.61～3.66mm，平均值为3.00mm，厚为2.04～2.96mm，平均值为2.41mm，颖果长卵形，背部圆凸，腹面有明显的纵沟，近直；炭化黍种子共发现20粒，颖果（n=8）的长为1.76～2.28mm，平均值为1.96mm，宽为1.40～2.12mm，平均值为1.80mm， 厚为1.09～1.90mm，平均值为1.64mm，形状圆球形，背部较鼓，胚部较短，胚区长占种子长度的1/2，炭化爆裂后呈V状；炭化粟种子共发现10粒，颖果（n=5）的长为1.33～1.73mm，平均值为1.58mm，宽为1.18～1.33mm，平均值为1.28mm，厚为1.00～1.25mm，平均值为1.10mm，形状近圆球形，胚区约占种子长度的2/3，炭化爆裂后呈深沟状。 石城子遗址出土农作物重量百分比的计算结果显示，青稞、小麦、黍和粟的占比分别为78.9%、16.3%、4.1%和0.7%（见图四）。四种谷物的出土概率分别为81.8%、45.5%、36.3%和18.2%。基于以上数据，我们推测石城子遗址汉代屯田的主要作物品种应该是青稞，小麦也占据了相当大的比重，两种小米在农业种植组合中占据的比例较低。石城子遗址西墙中段的城墙草拌泥中发现了相当数量的炭化青稞、小麦及其茎秆遗存（见表一、图一），结合同时发现的农田杂草种子和14C测年结果，我们认为，石城子遗址出土的炭化农作物应该为本地生产，与两汉时期天山北麓汉代戍卒的屯田农业活动息息相关。  图四 石城子出土农作物重量百分比 石城子汉代城址地处东天山北麓地区，是联通中亚草原、新疆南部与河西走廊西部的关键地带，我们将该遗址的作物组合（重量百分比）同以上地区其他汉代之前或两汉时期考古遗址或墓葬出土的作物组合进行比较分析，能够进一步探讨汉代屯田农业生产的策略。各个地点的作物重量百分比计算结果如表二所示。15处地点的作物组合如图五所示，可以大致分为五类。 第一类的遗址点为图五中5、6、7、9，主要位于塔里木盆地和吐鲁番盆地，这些遗址的作物组合中主要以小麦和黍为主，有少量青稞。第二类的遗址点为图五中4、8、12、13、14、15，主要位于焉耆盆地与河西走廊西部，这些遗址的作物组合主要以小麦和青稞/大麦为主，有很少量的粟或黍；需要指出的是古董滩遗址（图五：12）的作物组合与周边其他三处遗址（图五：13、14、15）相比明显不同，而与石城子遗址（图五：10）的情况比较接近。由于目前还未对古董滩遗址开展全面的植物考古研究，对古董滩遗址作物组合的特征及形成原因还有待于今后的深入探讨。第三类的遗址点为图五中10、11，位于东天山北麓，这些遗址作物组合中青稞占绝对重要的地位，有少量小麦，黍和粟的比重很低。第四类的遗址点为图五中1、2，位于天山山脉西部的中亚较低海拔地区，作物组合中常见小麦、黍和青稞。第五类的遗址点为图五中3，位于天山山脉西部的中亚较高海拔地区，作物组合以青稞为主，有少量黍。
图五 石城子遗址及附近地区其他遗址的作物组合 作物组合是从事农业的人群在长期生产实践中，在自然环境与社会文化等因素的影响下，逐渐形成的适应性作物生产组合搭配，能够直接反映农业经济的内涵和生产策略。[22]2018年石城子遗址植物遗存的浮选工作，为探索东天山北麓两汉时期屯田农业经济提供了新的实物资料。[23]我们对石城子遗址西墙南段汉代踩踏面上发现的炭化青稞种子进行了新的14C测年，结果显示石城子的屯田活动最早可以追溯至公元前40年。据文献记载，公元前48年西汉中央政府在车师地区置戊己校尉，统领屯田事务。[24]这一新的发现说明石城子遗址汉代屯田始于汉王朝设置戊己校尉之后，与史书记载相符。出土大植物遗存揭示出石城子两汉时期屯田农业经济的内涵主要以种植青稞为主，兼有小麦、黍和粟的经营。将石城子汉代屯田经济中的作物组合结构，与周边地区其他13处遗址农牧混合人群开展农业生产时的作物组合结构对比后，可以看出石城子遗址所在的东天山北麓地区的农业生产与塔里木盆地、焉耆盆地、河西走廊西部和中亚的较低海拔地区的农业生产在作物组合结构方面明显不同（图五）。前面四个地区年均气温相对较高，适宜作物生长的水热条件相对较好。[25]即使有的地方年均降水量较少，甚至极端干旱，但附近山脉的冰雪融水可为当地农业生产提供所需的水分。因此，以上四个地区的农业生产中可见喜温作物如小麦、黍和粟在当地农业生产中占据了重要的地位。 汉武帝时期搜粟都尉桑弘羊为了解决中原王朝经略西域过程中“士卒不患战而患饥”的窘境，建议在轮台以东捷枝、渠犁等地设置校尉，派遣戍卒屯田。[26]除了文献记载，吐鲁番盆地的胜金店墓地曾出土数量较多汉代的大植物遗存，为我们了解这一时期吐鲁番地区农业生产中的作物组合提供了考古线索。[27]根据蒋洪恩等学者的研究，该墓地出土的粮食作物遗存有黍、粟、青稞、大麦和小麦，其中小麦、黍和青稞占据主要地位，粟和大麦为辅。该地出土了大量麦秆、麦穗和颖果等小麦遗存，表明在汉代吐鲁番地区的农业生产中小麦占据了非常重要的位置。以小麦和黍为主的作物组合也发现于南疆青铜时代至早期铁器时代的古墓沟墓地、小河墓地、鱼儿沟遗址以及汉晋时期的营盘墓地中（见图五：7、6、9、5）。 位于东天山北麓的石城子遗址（图五：10）与附近的石人子沟遗址（图五：11）和中亚较高海拔地区的Tasbas遗址（图五：3）的作物组合有明显的相似之处。这些地点的农业生产中都是以青稞的栽培为最主要组成。三个遗址的纬度和海拔均相对较高，热量条件相对较差，植物生长期很短。尽管受到北半球中高纬度西风带湿润气流的影响，天山北麓的年均降水条件比位于南部的塔里木盆地、焉耆盆地和河西走廊西部良好，但整体上寒冷的自然环境使得石城子、石人子沟和Tasbas遗址的农业生产与其他遗址存在差异。[28]根据现有的植物考古资料，我们发现喜凉作物青稞在古代西域地区农业生产中的比重存在随着纬度和海拔的升高而明显增加的趋势。同时，我们发现纬度较高的遗址中作物品种的数量明显减少。青稞生长期短，相较于小麦和小米适应寒冷环境，因而在高纬度或高海拔地区更具优势。[29]公元前60年匈奴日逐王部降汉后，汉军进入东天山以北地区。[30]要在相对寒冷的北疆山地草原环境中开展相当规模的农业生产活动来保障后勤补给，进入东天山北麓的汉代屯田戍卒需要以有效的农业适应策略来应对。 从胜金店出土大植物遗存的分析结果，我们推测出汉代戍卒在南疆地区屯田生产中的作物组合可能以小麦和黍为主，有少量大麦或粟。石城子遗址作物组合的研究表明，汉代戍卒在将屯田事业推进至东天山北麓时可能为了适应当地寒冷的气候环境，采取了不同于之前在天山以南温暖绿洲地区屯田时的农业生产策略，即将以喜温的小麦和黍为主的作物组合调整为以耐寒的青稞为主。田多等学者在石人沟遗址发现的炭化青稞种子的测年结果为2150±30，经树木年轮校正结果为公元前230～50年（2σ），为我们提供了对比石城子汉代屯田戍卒与东天山北麓地区早期铁器时代农牧混合人群农业生产策略异同的考古资料。[31]我们发现石人子沟人群农业生产中也以栽培青稞为主，并兼有很少量的小米生产（见图五：11）。可见，汉代戍卒屯田的作物选择与周边地区早期铁器时代农牧混合人群的作物选择极为相似。 致谢：感谢复旦大学科技考古研究院袁靖教授建设性的修改意见。
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