炭化过程中粟_黍种子亚显微结构特征及其在植物考古中的应用.pdfVIP

2011 年 第 56 卷 第 9 期：700 ~ 707 《中国科学》杂志社 论 文 SCIENCE CHINA PRESS 炭化过程中粟、黍种子亚显微结构特征及其 在植物考古中的应用 ①③ ②* ①② ①③ ③④ ①③ 杨青 , 李小强 , 周新郢 , 赵克良 , 纪明 , 孙楠 ① 中国科学院地球环境研究所, 黄土与第四纪国家重点实验室, 西安 710075; ② 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所人类演化实验室, 北京 100044; ③ 中国科学院研究生院, 北京 100049; ④ 中国科学院南京地理与湖泊研究所, 南京 210008 * 联系人, E-mail: lixiaoqiang@ 2010-12-08 收稿, 2011-01-26 接受 国家重点基础研究发展计划(2010CB9502004)和中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2-YW-Q1-03)资助 摘要 粟、黍炭化种子遗存是研究早期人类活动的重要植物考古材料. 通过不同温度条件下的 关键词 室内炭化实验及野外火焙实验, 研究现代粟、黍种子形态和亚显微结构特征, 拟揭示粟、黍种 粟 子遗存形成的条件与原因. 200 ℃以下种子形态变化呈缩小趋势, 胚乳淀粉粒保持结晶结构; 黍 250 ℃粟形态呈膨胀增大趋势, 黍种子形变较严重, 粟和黍胚乳淀粉粒都过渡为无定形结构; 炭化过程 亚显微结构 300 ℃种子部分灰化, 炭化种子出现多孔现象, 亚显微结构呈蜂窝状的孔洞. 北牛遗址史前窖 植物考古 穴中的种子遗存仍保持结晶结构, 显示水分子不参与淀粉结晶, 为脱水炭化作用而成. 野外火 焙实验结果显示火堆底部地表的炭化粟、黍种子亚显微结构呈无定形, 考古文化堆积中炭化种 子遗存亚显微结构也呈无定形, 与 250 ℃条件下的炭化种子结构特征相一致, 判定文化层的种 子遗存形成并不受明火直接烧烤, 而是在250 ℃左右的温度条件下烘焙而形成的. 从考古埋藏中采集和鉴定植物遗存, 是植物考古 程与原因、温度条件以及形态和结构变化等尚缺乏系 学(Archaeobotany)研究的第一步[1], 也是探讨农业起源 统研究, 影响了考古埋藏学、形态学以及早期农业活 与传播[2], 认识和了解先民农业活动及其与植物间的 动研究的深入. [3] 相互关系, 重建古环境和早期农业经济结构的基础 . 粟(Setaria italica)和黍(Panicum miliaceum)是中 植物遗存类型一般可归为两大类: 植物大化石 国北方早期旱作农业的代表作物, 其栽培历史可以 (种子、果实、木材等)和植物微体化石(孢粉、植硅体 追溯到距今约 10000 年前[10], 并广泛分布于我国北 及淀粉粒等)[4]. 由于有机物质容易腐烂, 地层中新 方新石器时代不同文化期(如裴李岗文化、磁山文化、 鲜的种子及果实受埋藏环境的影响, 通常不易保存 仰韶文化、大汶口文化、龙山文化、马家窑文化和齐 下来, 而经过炭化作用以后, 植物种子、果实、木材 家文化) 的遗址中[4,11]. 粟、黍农业的起源、扩散与传 的化学性质变得非常稳定,