新疆巴里坤石人子溝遺址ⅢF1出土植物遺存分析*

田 多 馬 健 王建新 趙志軍

（1.西北大學中國-中亞人類與環境“一帶一路”聯合實驗室；2.西北大學文化遺產研究與保護技術教育部重點實驗室；3.中國社會科學院考古研究所）

石人子溝遺址位于新疆維吾爾自治區哈密地區巴里坤哈薩克自治縣石人子村一大隊四組東南約8千米的東天山（巴里坤山）北麓山前地帶，西距巴里坤縣城17千米（圖一）。2005～2012年，西北大學文化遺產與考古學研究中心在哈密地區文物局和巴里坤縣文管所的協助下，對該遺址及其周圍地區進行了較全面的調查和發掘，確認其為一處規模較大、內涵較豐富、具有代表性的古代游牧文化聚落遺址，年代大致可推斷為公元前一千紀前后[1]。

圖一 石人子溝遺址地理位置示意圖

石人子溝遺址內規模最大的建筑遺跡為ⅢF1，2009～2012年西北大學等對其進行了發掘，并對出土的植物遺存進行了采樣和浮選工作。其南北長85.5、東西寬50、石墻寬約8～12米；由隔墻分隔成多個房間，文化堆積厚1～2米，西南、東南、西北三角殘存墩臺，其中西南角墩臺高逾3米，軍事防御特征突出[2]。發掘區域位于ⅢF1內中部偏北處，發現有灰坑、房址、燒面、柱洞、墻等遺跡，地層關系復雜，活動面多，推測其被長期使用，多次修整。出土遺物有石磨盤、石杵、瑪瑙料、骨鎧甲、骨錐、銅片、陶紡輪和少量鐵器、銅箭鏃、銅牌飾等，以及牛、羊、馬等動物骨骼，未發現完整陶器。

本文擬通過科學采樣和量化統計分析等植物考古學研究工作，探討石人子溝遺址ⅢF1出土植物遺存與該遺址先民的關系，從而進一步了解該居址內先民的經濟模式和生活方式。

一、采樣和浮選

根據遺址的分布狀況和發掘方法，本次研究使用針對性采樣方法進行浮選樣品的采集[3]。具體做法是：伴隨發掘過程，對所發現的遺跡單位，包括房址、灰坑等進行土樣采集；如果遇到遺跡的堆積可以再細分層，則逐層采樣。在發掘過程中，每個探方發掘人員負責本方的采樣工作。最終，我們在105個最小堆積單位里累計采樣416.9升，每個單位平均約4升，其中灰坑土樣97份，房址活動面土樣2份，灶址土樣1份，地層土樣5份。這些遺跡單位幾乎涉及了ⅢF1所有發掘區域，基本可以代表本次發掘范圍內的植物遺存埋藏情況。

浮選工作是在此次發掘結束后，于考古隊駐地進行的。土樣已經在庫房自然陰干。浮選采用小水桶浮選法[4]，使用分樣篩規格為0.2毫米孔徑。浮選結果在當地陰干后存入西北大學文化遺產與考古學研究中心庫房，2014年6月送交中國社會科學院考古研究所植物考古實驗室進行分類和種屬鑒定分析工作。

二、浮選結果的鑒定和分析

通過顯微鏡觀察，石人子溝遺址浮選出的炭化植物遺存只有炭化木屑和植物種子兩大類，類別較為單純。

（一）炭化木屑

炭化木屑是指經過燃燒的木頭的殘存，其主要來源應該是未燃盡的燃料或遭到焚燒的建筑木材和其它用途的木料等[5]。石人子溝遺址出土了大量的炭化木屑，但進一步的種屬鑒定和分析則需要留給木材研究者進行。此次研究所做的工作是將所有木屑作為一個統一的類別進行量化分析。具體做法是，利用標準分樣篩將樣品中大于2毫米的炭化木屑篩選出來，稱重計量，進行定量分析。根據統計，浮選出的炭化木屑總重達649.22克，平均每升土樣浮選出1.56克。

（二）植物種子

石人子溝遺址此次共浮選出了2590粒炭化種子，平均每個堆積單位樣品出土24.6粒，每升土樣出土6.2粒。經過鑒定，這些種子包括粟、黍、裸大麥三種農作物，共計699粒，占所有種子數量的26.99%。其他可鑒定的植物種子還有禾本科、豆科、藜科、薔薇科、石竹科、茜草科、莎草科、蓼科、十字花科、旋花科、堇菜科、菊科、蒺藜科等，大多可鑒定到種（表一）。另外還有一些特征不明顯的、過度炭化而失去特征部位的、或在埋藏和提取中特征部位被破壞的未知植物種子。

表一 石人子溝遺址出土植物遺存統計表

1.農作物

在浮選出的3種農作物中，大麥（Hordeum vulgare）數量最多，共計695粒，占農作物總數的99.43%。其中完整的有370粒（圖二，a、b），另外還發現1 7個大麥穗軸（圖二，c）。經觀察，這些大麥形態特征比較一致。我們隨機選擇了30粒大麥測量，其粒長平均為4.96、粒寬平均為3.15、粒厚平均為2.36毫米，且各數據標準差在0.5毫米左右，說明大小變化較小。麥粒的一端或兩端略尖，整體呈梭形，中部為最寬處。背部微呈弓狀，胚部呈橢圓形，底部根莖軸下端伸出呈尖頭狀，有的麥粒背部果頂中央有一條至胚部頂端的淺細溝。腹部較扁平，腹溝因燒烤多爆裂，在溝內常形成縱脊，麥粒表面因火燒多有空洞或缺損。經過顯微鏡觀察，麥粒為裸粒無稃殼。大麥按照籽粒上稃有無，可分為裸大麥和皮大麥兩類[6]，從石人子溝遺址浮選出的大麥形態判斷，我們認為其應屬于裸大麥。

圖二 石人子溝遺址ⅢF1出土農作物種子

粟（Setaria italica）僅浮選出1粒（圖三，a），黍（Panicum miliaceum）發現了3粒（圖三，b）。它們呈近圓球形，表面不平整，或有缺損現象，應是燒烤所致。

圖三 石人子溝遺址ⅢF1出土其他植物種子

2.其他植物

在石人子溝遺址的浮選樣品中，共發現其他植物種子1891粒，絕對數量占全部出土植物種子的73.01%。

豆科的直立黃芪(Astragalus adsurgens)，有346粒。種子呈圓腎形，長多在1.5～2、寬1.1～1.3、厚0.8～1.0毫米。胚根突出，較為圓潤，種臍位于種子長度三分之二部位，表面粗糙，有的多孔，有些種子爆裂成不規則形（圖三，c）。直立黃芪又稱斜莖黃芪，俗稱沙打旺，適應性極強，分布廣泛，是山坡草地的優質飼草，也可做藥材、綠肥[7]。

薔薇科的委陵菜/蛇莓(Potentilla/Duchesnea indica)出土量也較多，有141粒。種子為抹刀形，一側邊較平直，另一側彎曲。長1～1.4、寬約0.8～0.9、厚約0.6～0.8毫米。表面多已被燒烤無特征（圖三，d）。該類植物多生長在山坡、路旁或溝邊。它們均可入藥，委陵菜幼苗加工可炒食，莖葉還可以做動物飼料[8]。

藜科的藜(Chenopodium album)出土得最多，達880粒，占到了全部種子的33.98%。這些藜的籽粒呈圓形，兩面呈雙凸鏡狀，直徑0.9～1.1、厚0.4～0.6毫米，表面光滑，胚位于頂部凹口處，胚根端略突出，且和子葉端之間有淺凹缺。側面有淺溝，有的邊緣顯窄帶狀，但大部分籽粒因過度燒烤而種皮從此處開裂，甚至子葉部分膨脹擠出種皮（圖三，e）。藜又稱灰菜，是現今中國溫帶地區麥田中危害較大的一種田間雜草，其嫩莖可當蔬菜，種子可代糧食用[9]。

莎草科的苔草屬(Carexsp.)植物種子在石人子溝遺址發現了76粒，可以分為兩類，一類呈三棱形，三面體狀，頂端收縮為尖，基部有短柄，長、寬分別在1.2和0.7毫米左右。另外還有一類呈雙凸透鏡狀，兩端尖，形體稍大于第一種，長、寬分別在1.5和1毫米左右。它們表面炭化得都較粗糙（圖三，f）。苔草屬是莎草科最大的一屬，在全國范圍廣布，約400種，大多是農田、水邊濕地或山地森林草場的常見植物，可作為良好的動物飼料[10]。

茜草科的麥仁珠(Galium tricorne)也出土較多，有170粒。種子成圓球形，直徑在2毫米左右，腹面中央有較深的圓形凹陷，果臍位于其中，種子表面粗糙不平（圖三，g）。麥仁珠屬于麥田雜草，多在華東、華北至西北分布[11]。

石竹科的薄蒴草(Lepyrodiclis holosteoides)發現了39粒，其特征十分明顯。種子呈扁圓形，表面有整齊的瘤狀凸起，胚根端突出，與子葉間有凹窩。直徑1.4～1.7、厚0.8～1.1毫米。有些種子種皮被燒烤開裂，露出子葉（圖三，i）。此外，還有13粒麥瓶草(Silene conoidea) 也屬于石竹科，種子呈腎形，表面同樣有排列整齊的瘤狀凸起（圖三，h）。它們分布在西北地區及西藏，都是生于旱地麥田、荒地草坡的夏熟雜草[12]。

十字花科發現48粒形態特征明顯的遏藍菜(Thlaspi arvense)種子，它們呈倒卵形，扁平，表面有同心環狀條紋。長1.2～1.7、寬0.7～1.2、厚0.5～0.75毫米（圖三，j）。遏藍菜是常見的夏熟雜草，分布范圍遍及全國，多生于農田、山坡、草地、溝邊，可以作為食物和藥材[13]。

其他種子還有狗尾草（Setaria viridis）、野燕麥（Avena fatua）、虉草（Phalaris arundinacea）、針茅屬（Stipasp.）、披針葉黃華(Thermopsis lanceolata)、達呼里胡枝子(Lespedeza davurica)、雜配藜 (Chenopodium hybridum)、蟲實屬 (Corispermumsp.)、酸模葉蓼（Polygonum lapathifolium)、打碗花(Calystegia hederacea)、冷蒿(Artemisia frigida)、蕓苔屬（Brassicasp.）、早開堇菜(Viola prionantha)、白刺（Nitraria tangutorum）等。由于它們發現數量較少，因此不再做詳細描述。

（三）植物遺存與遺址年代

上述植物遺存中，農作物、雜草、牧草等類型植物大多只有一年的生長期，是較好的碳十四測年材料，有利于提升遺址年代分析的精度，同時也可以判斷植物遺存是否在原生地層埋藏。表二的測年結果表明（由Oxcal 4.4軟件按IntCal13曲線校正），遺址的年代主要集中在公元前一千紀晚期（公元前4世紀至公元前1世紀）[14]，并且植物遺存的測年結果也在此范圍內。

表二 石人子溝遺址碳十四測年統計表

三、分析與討論

（一）炭化木屑問題

此次的浮選樣品中都或多或少包含有炭化木屑，且含量較大，達1.56克/升。與已發表的資料相比，位于天山北麓的阿敦喬魯遺址大型房址F1，僅有0.234克/升，這可能與遺址冬夏草場性質以及是否接近針葉林帶有關[15]。從居址內兩處房屋遺跡的浮選結果看，它們都有較大數量的炭化木屑出土，一處達1.4克/升，另一處僅0.24克/升，平均0.72克/升，都伴有少量種子。作為居住場所的房屋一般會定期打掃，炭化物不會存留太多。采樣的房址內還發現了燒面與倒塌的木柱，我們推斷居址可能遭到火焚。另外，此次浮選的樣品主要采自灰坑，有些灰坑浮選出的木屑每升達9克以上，灰坑出土炭屑平均達1.77克/升，并伴隨植物種子一起出土。古人如果是利用木柴作為主要燃料，浮選結果中炭化木屑的含量一般較高，而如果是利用干草或者秸稈作為燃料，炭化木屑的含量自然較低，但卻會包含一定數量的草籽或谷粒。由此推斷，這些灰坑中的木屑應來自于木柴和草類燃料。

（二）炭化種子問題

1.農作物

ⅢF1浮選發現的農作物主要是裸大麥、粟和黍。由于植物遺存在堆積、埋藏、提取過程中都會產生誤差[16]，而粟和黍的數量太少，故在此不做討論。

大麥按形態可分為裸大麥和皮大麥。此次浮選發現的均為裸大麥，在西北地區又稱青稞，是西北、青藏地區常見的糧食，而皮大麥一般不易脫殼，常做飼料或釀酒。大麥具有早熟性，生育期短，還有耐低溫、抗旱、較耐酸堿的特性，可以在生產條件差的地區種植。大麥的品種分春大麥和冬大麥。新疆地區緯度高，冬季寒冷，麥苗無法越冬，一般種植春大麥。春大麥的生育期一般為60～140天。環境適應上，春大麥發芽溫度在1～30℃，20℃最適宜，抽穗成熟以17～18℃為宜，晝夜溫差大利于提高粒重。大麥最理想的氣候環境是生育期間降水分布均勻，成熟階段暖和晴朗，保證水分供應[17]。

巴里坤的海拔較高，現今氣候是夏季涼爽，冬季寒冷，7月平均氣溫在17.1℃，1月平均氣溫在-18.1℃，年均無霜期僅有108天。降水在季節上分布不均，集中在夏季，年降水量210毫米，總體上干燥少雨。該地全年光照豐富，氣溫年、日溫差大（年較差35℃，日較差平均15℃）[18]。根據記載，在清代，裸大麥是巴里坤的主要農作物。到20世紀50年代，它仍是巴里坤的主要糧食作物[19]。從古環境角度來看，距今4000～2000年時，巴里坤湖水面積適中，湖泛平原與沼澤廣闊，氣候涼濕，并有波動[20]。因此，遺址所在的時空環境是適合春大麥種植的。

作為游牧文化人群，石人子溝遺址的居民流動性較強，需要在夏季迅速獲得糧食。在巴里坤的自然條件下，生長期短、耐受力強的大麥成為了最佳的谷物選擇。

2.其他植物

此次浮選出的其他植物看似沒有谷物與人類關系密切，但它們都與人有或多或少的間接關系。這些植物可以指示環境，可以是與農作物伴生的雜草，也可以作為牲畜的飼草。因此，了解這些植物的生長特點和利用價值也可以為我們提供不少考古學研究信息。

這類植物中，藜出土的數量最大，比遺址主要農作物數量還多。而藜既可作食物又可以視為典型麥田雜草。在其他地區以往的植物考古工作中，茂縣營盤山遺址發現了大量藜屬種子，也比遺址的主要農作物數量多；在與遺址年代相近的漢陽陵叢葬坑中，曾發現藜與粟、黍、稻放在木箱中作為陪葬品[21]。因此藜的地位和作用是值得深入探討的。此次在石人子溝遺址出土的藜數量占所有植物數量的三分之一，出土概率達到了77%，平均每個遺跡單位發現8粒，發現最多的是12HBSH45有76粒。但由于藜個體較小，并無大量集中分布，如何判斷它是作為食物仍需要進一步的分析研究。

野燕麥、麥仁珠、薄蒴草、麥瓶草、遏藍菜等與藜一樣，都屬于典型的麥田雜草，它們總體數量較多，占非農作物總數的60%以上，很可能是伴隨裸大麥一起進入居址內。春大麥的收獲季節在夏季，值得注意的是，這些麥田雜草與浮選出的酸模葉蓼、打碗花等植物都屬于夏熟作物田雜草，一般情況下，作物的生長季節不同，造成了只要求與之相似生態條件的雜草生長[22]。所以我們可以斷定，石人子溝遺址出土的裸大麥應該是春季播種夏季收獲的春大麥品種。

石人子溝遺址地處巴里坤草原，是優良的夏季草場。總的來看，此次浮選出土的植物遺存中，草本類植物占了絕大部分，木本植物僅有1粒白刺種子。在石人子溝遺址發現的苔草屬植物又是草甸植被的優勢成分[23]。可見，巴里坤石人子溝遺址周邊植物在當時無疑是以草類為主。

這次浮選中，我們還發現了一些可作為牧草的植物。牧草學科中論述到的種子資源一般僅包括禾本科和豆科植物[24]。此次浮選豆科種子出土量則較大，如直立黃芪有346粒，占所有植物種子數量的13%，出土概率為60%。這種現象是值得我們注意的。首先，直立黃芪還具有耐旱抗寒的特性，十分適合遺址當時所處的氣候波動環境。其次，直立黃芪等黃芪屬植物一般可作為牛、羊和豬的優質飼草。從動物考古鑒定結果看，在石人子溝遺址居址中發現的主要家養動物是雙峰駝、綿羊、馬和黃牛。最小個體數上，綿羊最多，占79%，黃牛次之為9.8%[25]。這說明當時的居民很可能有意識地選擇了牛羊喜食的直立黃芪帶入遺址。

3.經濟形態問題

此次浮選出的炭化農作物遺存主要是裸大麥。同時，大麥穗軸僅發現17個，說明絕大部分大麥是被脫粒后埋藏的。從出土器物上看，ⅢF1內石磨盤以及石杵等工具出土較多，而相鄰的高臺建筑、房屋遺址內也有石磨棒和長70、寬50厘米左右的大型磨盤出土[26]。磨盤表面淀粉粒分析顯示，它們都為大麥淀粉粒[27]。這些證據表明，裸大麥是當時首要的食用谷物，并在在遺址內進行加工。

前文已經提及，石人子溝遺址的環境是適合大麥種植的，并且確實有大麥種植的歷史。在種植工具方面，ⅢF1所在的石人子溝遺址，還有同處東天山北麓的蘭州灣子遺址都很少發現石質或金屬質的鋤、犁、鐮等農業工具[28]。不過，這些遺址居民很可能使用了木器。陳文華結合民族學材料、歷史文獻等進行了綜合研究，認為木制、骨制農具的使用應該早于石質工具，且制作便利[29]。石人子溝遺址以南的山地上分布有針葉林，木材資源十分充足。而在東天山南麓地區的許多遺址都出土了木器，與石人子溝遺址同時期的艾斯克霞爾南墓地和五堡墓地更是發現了木制農具和小麥、大麥、糜子粟、黍等谷物[30]。所以石人子溝遺址有可能也存在木制農具，但由于氣候濕潤，木器無法保存至今。

另外，在遺址中發現了數量可觀的麥田雜草，很可能是伴隨收獲的裸大麥而被帶入居住地的，因此它們反映的就應該是農業生產行為。綜合來看，我們認為石人子溝遺址應該存在一定的農業經濟，但從較高的雜草比例上看，其生產處于粗放狀態。ⅢF1處于公元前一千紀晚期，目前的植物遺存綜合研究顯示，此時期東天山北麓農業比重下降，生產粗放化，與新的人群進入、牧業比重上升、氣候不穩定等因素相關聯[31]。

四、總結

石人子溝遺址是東天山地區首次系統地開展浮選等植物考古研究的大型遺址。ⅢF1出土植物遺存中的大量草本植物種子反映出該遺址處于的草原牧場環境，而數量較多的炭化木屑則與居址火災和針葉林木柴燃料利用相關。同時，春大麥的發現為我們研究古代游牧文化人群與農業生產的關系提供了新的線索。總的來看，作為一處游牧文化聚落，石人子溝遺址存在一定農業經濟形態。但從ⅢF1發現的高比例田間雜草遺存可以推測出，公元前一千紀晚期時遺址居民的農作物生產行為較為粗放。

附記：中國社會科學院考古研究所科技中心楊金剛老師在鑒定過程中給予了大力幫助。西北大學文化遺產學院陳洪海教授、任萌老師、習通源老師、王遠之、孟琦同學在論文撰寫、修改過程中提出了許多寶貴意見。作者所屬的“陜西省高校青年創新團隊”各成員也在本文刊審階段斟酌了相關內容，在此表示衷心感謝！