甘谷毛家坪遺址秦人骨的碳氮同位素研究

王奕舒，凌 雪，梁 云，侯宏偉，洪秀媛，陳 靚

(1.西北大學 文化遺產研究與保護技術教育部重點實驗室, 陜西 西安 710069;2.甘肅省文物考古研究所,甘肅 蘭州 730050)

秦人創造的秦文化對中華文化的發展產生了深遠影響,尤其是關于早期秦文化的研究一直是歷史學和考古學界的熱點問題。位于甘肅省天水市甘谷縣磐安鎮的毛家坪遺址是早期秦人居住區,遺址區位于渭河南岸的二級階地,以自然沖溝為界分為溝西部的居址區和溝東部的墓葬區[1],作為秦人由西漢水流域向東推進至關中地區的重要地點,該遺址對早期秦文化探索具有極為重要的意義。

秦文化的內涵組成有許多內容,其中食物是先民生存的物質基礎,飲食結構不僅反映先民所處的地理環境及氣候等自然因素,更能體現出當時生產力的發展水平和社會經濟狀況[2]。因此,目前對古代先民食譜的研究是考古學的熱點之一。有關早期秦人的飲食結構少見文獻記載,目前主要通過考古發掘資料的深入研究來揭示。骨化學分析通過現代科技手段測定先民人骨中的碳、氮穩定同位素,揭示古代先民的食物結構特點,從而闡釋先民的生業方式和經濟模式等問題,是目前生物考古學研究中應用較為廣泛的新興方法。

本文對甘谷毛家坪遺址溝東2012年和2013年發掘出土的春秋及戰國墓葬人骨樣品進行穩定同位素分析,為研究毛家坪早期秦人的生活狀況、社會發展和文明演進提供基礎資料,進一步豐富秦文化的深入研究。

1 實驗部分

1.1 樣品概況

毛家坪遺址共勘探出墓葬千余座、灰坑八百余個、車馬坑四座以及房屋居址、陶窯等遺跡單位,其中發掘墓葬199座[3]。根據出土人骨的保存狀況,本文選取的骨樣分別來自上述52個不同的墓葬,人骨信息見表1。

1.2 測試方法與結果

依據Ambrose[4]提出的骨膠原處理方法提取骨膠原,利用中國科學院大學的穩定同位素質譜分析儀(Isoprime 100 coupled with Elementar Vario)對骨膠原樣品進行測試。采用磺胺(Sulfanilamide)作為標準物質對C，N 元素含量進行測試,樣品的C，N 穩定同位素比值分別以國際標準物質IAEA-600，IAEA-CH-6 和IAEA-600，IAEA-N-2 進行校正,分析誤差均低于±0.2‰。此外,每測試10 個樣品中插入一個實驗室自制膠原蛋白標樣(δ13C 值為-14.7‰±0.1‰,δ15N 值為7.0‰±0.1‰),監測膠原樣品測試的準確度(見表1)。

表1 人骨樣品概況與測試結果Tab.1 Human bones samples and test results

續表1

實驗編號 考古編號體質人類學觀察性別年齡/歲年代 葬式 取樣部位 C含量/% N含量/% C/N(摩爾比) 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戰國晚期仰身屈肢左脛骨40.8215.283.1-7.99.3 MJP14M1030—約9戰國晚期仰身屈肢股骨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戰國晚期仰身屈肢右尺骨39.0814.373.2-12.28.6 MJP17M1031女29～30戰國晚期仰身屈肢左股骨43.9515.973.2-10.810.3 MJP18M2101女45～50戰國早期仰身屈肢右脛骨44.1416.43.1-7.69.2 MJP19M2003女27～28戰國中期仰身屈肢右脛骨43.0816.023.1-12.68.2 MJP2M1001男14～17戰國晚期仰身屈肢左肱骨42.3615.623.2-11.99.6 MJP21M2019女*成年戰國中期仰身屈肢左腓骨41.615.193.2-10.29.2 MJP22M1003男24～26戰國晚期側身屈肢右脛骨42.9415.833.2-12.18.4 MJP23M1040女20～23戰國晚期側身屈肢右脛骨43.9616.233.2-11.09.9 MJP24M2174女30～40春秋中期側身屈肢左股骨43.7616.143.2-11.88.7 MJP25M1039女24～26春秋早期仰身屈肢右脛骨38.9114.213.2-9.010.1 MJP26TM107女45～50戰國中期側身屈肢右肱骨41.5415.013.2-8.19.3 MJP27M1032男約24戰國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橈骨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戰國晚期仰身屈肢尺骨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戰國早期仰身屈肢股骨38.6814.03.2-10.710.4 MJP35M1035女24～26戰國晚期仰身屈肢右橈骨36.5913.543.2-11.88.2 MJP36M1036男35～39戰國晚期仰身屈肢右橈骨38.5714.33.1-10.58.6 MJP37M1014女33～35戰國晚期仰身屈肢右橈骨42.7815.733.2-10.78.8 MJP38TM15女18～19戰國早期側身屈肢左腓骨35.7213.573.1-12.68.4 MJP39M1021女45～50戰國晚期仰身屈肢右腓骨40.8315.193.1-11.58.4 MJP40M2044女約30戰國中期仰身屈肢右橈骨36.3613.143.2-13.18.2 MJP41M2170女約30戰國中期仰身屈肢右尺骨37.1213.713.2-10.78.9 MJP42M1021男20～23戰國晚期仰身屈肢—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戰國晚期仰身屈肢右橈骨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男約14戰國晚期仰身屈肢左脛骨42.415.73.2-8.310.0 MJP47M1041男約30戰國晚期仰身屈肢右腓骨38.514.093.2-10.98.7 MJP48M2025女45～50戰國晚期仰身屈肢左股骨42.6515.913.1-12.38.4 MJP49M1002女20～23戰國晚期仰身屈肢左橈骨41.4915.483.1-10.19.4 MJP50M1010男20～23戰國晚期仰身屈肢腓骨43.6916.013.2-9.38.6 MJP51M1004—6～8春秋中期側身屈肢右脛骨38.0514.073.2-8.69.5 MJP52M1037女51～60戰國晚期仰身屈肢右腓骨30.0510.93.2-11.38.4

注:表中“—”表示數據無法確認。

2 討 論

2.1 人骨污染鑒別

穩定同位素結果分析之前,要對人骨進行污染程度的鑒別[5-6]。現代骨樣骨膠原的C，N含量分別約為41%和15%[7],含量一般相對穩定,若與此有較大差距,則說明骨樣被嚴重污染,不能用于骨化學分析。由表2可見,52個樣品中MJP32和MJP52骨樣的C，N元素含量與參考值有較大差距,表明骨膠原降解較嚴重,余下50個樣品數據C元素含量分布在33.81%～44.33%的范圍內,均值為(40.73±2.61)%,N元素含量分布范圍為12.37%～16.35%,均值為(15.02±0.97)%,表明50個人骨樣品可視為未發生嚴重降解或污染。此外,骨膠原C，N元素摩爾比也是進一步判斷骨樣是否受到污染的依據。從表1及表2中可以看到,除MJP32號樣品外,余下51個樣品的C/N摩爾比值分布在3.1～3.2的范圍之內,均值為(3.16±0.5),而現代樣品的C/N摩爾比值為3.2[7],若要判定骨膠原未受到嚴重污染,則其C/N摩爾比值必須在2.9～3.6[8],故該51個樣品可視為未受污染。

綜上,為了得到更為嚴謹的分析結果,將MJP32和MJP52除外,其他50個人骨樣品保存較好,用于食譜分析。

表2 樣品污染指數統計表Tab.2 Sample contamination index statistics

2.2 食譜分析

由于光合作用途徑的不同,不同植物的δ13C值也明顯不同,通過區分δ13C值可將植物分為C3和C4類植物,而這種差異會間接體現在食物鏈中,以不同植物為主食的動物會有不同的δ13C值[9～10]。因此,δ13C值可反映先民植物性食物的主要來源[11]。從圖1和表1的數據結果看,毛家坪遺址中的5個人骨樣品的δ13C值分布在-13.3‰～-7.6‰范圍內,說明該遺址先民以C4類植物作為植物性食物的主要來源。

氮元素在被攝取、轉化的過程中,也會因為固氮方式的不同產生不同的δ15N值。自然界中N元素循環過程中,最低營養級(例如豆科植物)具有最小δ15N值,人類作為較高一級食物鏈上的生物,通過生物富集作用會在骨膠原中有較大的含量,食肉類動物骨膠原δ15N值為9‰～12‰,雜食類動物δ15N值為7‰～9‰[12]。根據δ15N值,即可揭示先民的肉食占比情況[13]。圖1及表3可看到,這批樣品中有68%的樣本δ15N值超過9‰,且均值為10‰,表明肉類食物在大部分先民飲食中占有較大比重;另外32%的樣本的δ15N值低于9‰,但高于7‰,表明少部分先民在日常生活中飲食主要以植物性食物為主,輔以少量肉類食物。

此外,由圖1還可看出,性別與C，N同位素數據之間并沒有明顯的相關性,表明不同性別之間在飲食結構上總體沒有大的差距。

表3 樣品數據數理統計表Tab.3 Sample data mathematical statistics

圖1 樣品δ13C，δ15N的散點圖Fig.1 Scatterplot of δ13C and δ15N in samples

結合δ13C及δ15N的分析結果可知:所分析的毛家坪遺址大部分先民的飲食結構中動物性食物居多,少部分先民以植物性食物為主,輔以少量肉食,其中植物性食物的主要來源是C4類植物。下面對這種飲食結構及其形成原因進行探討。

首先,從地理環境來看,毛家坪遺址位于甘肅省東南部,渭河南岸的第二階地上,西北部臺地下有渭河的小支流——南河流過,其地理、氣候條件適合農業發展。地理環境對農業的發展起著決定性的作用,以秦嶺—淮河為界,形成了北方以C4類旱地糧食作物為主和南方以水田作物為主的兩個主要的飲食文化區域[14]。毛家坪遺址在地理位置上屬于明顯的旱地糧食作物區域,因此適合種植粟、黍等C4類作物。

其次,該遺址出土了大量的羊、牛、豬等家畜的遺骸,說明毛家坪先民普遍飼養家畜;出土的大量鹿、羚羊等野生動物遺骸[1],說明該遺址先民或還存在狩獵行為。吳汝柞[15]曾提出甘肅地區由于所處地理位置較好,地勢較為平坦且降水較多,因此在發展農業生產的同時,也適宜畜牧業的發展。由此表明先民的肉食來源可能主要來源于畜牧業,狩獵也提供了部分的肉食來源。袁仲一、雍際春等[16～17]也提出,早期秦先民已過著相對定居的生活,以農牧并舉、工商業發達作為早期經濟特點,為后來秦的發展提供基礎。所以該時期毛家坪古代人們的經濟模式應為農牧兼營的混合型經濟模式。

2.3 毛家坪遺址不同時期先民食譜結構比較

將毛家坪遺址不同時期先民食譜的δ13C及δ15N比值分別作箱式圖,如圖2所示。

圖2 不同時期毛家坪遺址秦人δ13C及δ15N比例變化箱式圖Fig.2 Box-shaped diagrams of δ13C and δ15N of Qin people in Maojiaping site in different periods

由圖2可見,毛家坪遺址西周晚期至戰國晚期的δ13C值變化不大,表明植物性食物在毛家坪先民的食譜中所占比重基本不變,δ15N值則有較為明顯變化。根據有關文獻[18～19],西周時秦人受周邊游牧民族的影響較大,頻繁與戎狄接觸,使得早期秦人主要以畜牧業為主,因此這一時期先民的δ15N值偏高;春秋時期開始,在秦人向東擴展勢力的同時,一定程度上會受周文化的先進農業的影響,畜牧業在經濟模式的占比會有所減小,所以δ15N值略有下降的趨勢,但整體變化不大,同時也說明雖然受當時社會背景的影響,但毛家坪遺址先民總體仍保持其固有的農牧兼營的經濟模式。

2.4 秦文化區域內不同遺址先民的食譜結構比較

為進一步探索早期秦文化不同遺址先民飲食之間的異同,對已發表的秦文化遺址或墓葬(西山遺址、鳳翔雍城遺址、寶雞建河墓地等)先民食譜的δ13C及δ15N比值分別作箱式圖,如圖3所示。

由圖3可見,不同遺址或墓葬秦先民食譜的植物性食物來源均為C4類植物,主要是因為它們在地理位置上都屬于明顯的旱地糧食作物區域。毛家坪遺址與西山遺址處于同一地區,因此其先民食譜中的δ13C及δ15N值在分布范圍上十分相近,但毛家坪遺址在δ13C及δ15N值都略高一些。其原因主要可能有以下幾點:

首先,西山遺址和毛家坪遺址同屬于甘肅地區的早期秦人遺址,從地理環境來看,該區域處于我國農牧過渡帶,屬于山地型高原地貌,海拔相差懸殊,山脈交錯縱橫,適合發展畜牧業。從歷史文化及人群交流來看,秦人從商代末年到達西漢水上游(禮縣西山遺址區域),“在西戎,保西垂”,在西周尚屬于周人統治下的小方國,生產力和農業發展水平都比較低下。同時,受到周邊犬戎族的騷擾和入侵,秦人同游牧民族的長期接觸和戰爭,伴有文化和貿易的交流[20],導致早期秦人受到影響,形成了農牧兼營的經濟模式,所以早期秦人聚集區西山遺址δ13C比值偏低,而δ15N比值偏高[21]。其次,毛家坪遺址距離中心文化區較遠,處于秦文化的邊緣地區,二者從埋葬習俗來看,西山遺址屬于秦宗室的埋葬方式,多采用仰身直肢葬;毛家坪遺址以屈肢葬為主,在當時屬于平民墓地,兩者墓葬等級存在差異[22]。因此,毛家坪墓地先民很可能是土著居民或來自甘青的西北戎羌民族[23-24],該民族本以游牧為生,其肉類食物的攝入會在西山遺址基礎上再稍高一些,且本次所取人骨樣品多為戰國晚期,在年代上晚于西山遺址,隨著社會發展,生產力會有所提高,可能造成δ13C值相對西山遺址偏高。

另外,關中與甘肅地區4個遺址的δ13C值相差不大,但δ15N值具有明顯差異。關中地區遺址的δ15N比值整體低于甘肅地區,原因可能是關中地區地形以平原為主,該地區域土壤肥沃,適合農耕經濟的發展。當時的周文化作為是一種主流文化,其先進的農業技術對東遷進入關中的秦人產生了潛移默化的影響[25],使得戰國時期關中地區先民更多偏向發展農業,畜牧業比重有所降低。而居住在隴東地區的秦人由于受周文化影響相對較小,仍保持其固有的經濟模式。

3 結 論

通過上述分析可得到以下認識：

1)毛家坪遺址先民飲食結構具有多樣性且與其生活環境密切相關，大部分先民的食物結構中動物性食物占有較大比重，少部分先民則是以植物性食物為主并輔以肉食。其中植物性食物可能來源是黍、粟等C4類植物，肉食來源主要來源于家畜和部分狩獵物。該遺址早期秦人的經濟模式為農牧兼營的混合經濟模式。

2)對比周邊秦文化遺址人群的食譜認為，毛家坪遺址與相近區域的西山遺址早期秦人食譜特征較為接近，而與受周文化影響較大的關中地區秦人食譜在肉類食物占比上存在差異，這與社會的發展、經濟模式的轉變等都息息相關。