人類起源、農(nong) 業(ye) 起源和文明起源是史前人類社會(hui) 發展的三大裏程碑。新石器時代晚期（距今6000—4000年），在西南亞(ya) 的兩(liang) 河（底格裏斯河和幼發拉底河）流域、北非的尼羅河流域、南亞(ya) 的印度河流域、我國的長江和黃河流域相繼出現了大型聚落或中心城市、明顯的貧富分化、社會(hui) 分工和公共權力，這一社會(hui) 發展過程被稱為(wei) 社會(hui) 的複雜化，也被稱為(wei) 文明化進程或文明起源。

　　社會(hui) 的複雜化意味著，在中心聚落或城市會(hui) 出現大量不從(cong) 事農(nong) 業(ye) 生產(chan) 的工匠、商人、士兵、統治階層等非農(nong) 業(ye) 人口。那麽(me) ，什麽(me) 樣的農(nong) 業(ye) 策略可以生產(chan) 足夠的糧食來供養(yang) 這些非農(nong) 業(ye) 人口？

　　近日，蘭(lan) 州大學環境考古團隊題為(wei) 《新石器時代中國北方可持續的集約化粟作農(nong) 業(ye) 係統》的研究成果在《自然·可持續發展》在線發表，揭示了秦安大地灣遺址5500年前就有了“生態循環農(nong) 業(ye) ”，與(yu) 現代可持續集約化農(nong) 業(ye) 模式完全一致。

　　我國新石器時代晚期開始社會(hui) 複雜化進程

　　論文第一作者楊繼帥說，從(cong) 已有研究來看，支撐世界各地社會(hui) 複雜化進程的農(nong) 業(ye) 策略是多樣的。在西亞(ya) 的美索不達米亞(ya) 北部地區，主要通過擴大耕地種植麵積來增加農(nong) 業(ye) 產(chan) 量，以這樣一種擴張型的農(nong) 業(ye) 模式來供給城市發展；在南亞(ya) 的印度河地區，則采用多種作物全年輪種的模式來提高農(nong) 業(ye) 產(chan) 量以支持社會(hui) 發展，種植的作物既包括當地馴化的小米、水稻和熱帶豆類，也包括從(cong) 西亞(ya) 傳(chuan) 播而來的大麥和小麥。

　　中國是世界文明起源和發展的核心地區之一。新石器時代，在東(dong) 亞(ya) 夏季風的影響下，我國形成了南稻北粟的農(nong) 業(ye) 格局——北方的黃河流域以粟作農(nong) 業(ye) 為(wei) 主，南方的長江流域以稻作農(nong) 業(ye) 為(wei) 主。在南北兩(liang) 套農(nong) 業(ye) 體(ti) 係的支撐下，中國南方和北方在新石器時代晚期開始了社會(hui) 複雜化進程。在黃河流域，仰韶文化早中期（距今6500—5500年）的半坡、薑寨遺址已經顯現社會(hui) 複雜化的信號，出現了有規劃的大型聚落、墓地以及象征特殊權力的器物；仰韶文化晚期（距今5500—5000年），以秦安大地灣、下河、西坡和雙槐樹遺址為(wei) 代表，出現了大型儀(yi) 式性建築、宮殿和等級化墓地等明顯的社會(hui) 複雜化現象；至距今4300年左右，以石峁遺址和陶寺遺址為(wei) 代表的城市中心崛起，在距今3800年前後，最終出現了以二裏頭遺址為(wei) 代表的區域性國家；在長江流域，距今5300年前已經出現了以良渚古城為(wei) 代表的區域性國家，植物考古研究顯示，單一的精細化稻作農(nong) 業(ye) 支撐了良渚的城市發展。

　　為(wei) 什麽(me) 單一的稻作農(nong) 業(ye) 能支撐良渚古國？楊繼帥認為(wei) ，一個(ge) 重要原因是水稻的產(chan) 量高。而在黃河流域，粟作農(nong) 業(ye) 的兩(liang) 種主要農(nong) 作物粟（俗名穀子，脫殼後稱為(wei) 小米）和黍（俗名糜子，脫殼後稱為(wei) 黃米）的產(chan) 量不及水稻的一半。而且，粟、黍主要種植在黃土高原，土壤黏土含量低，有機物容易流失，無法維持長期高強度的耕種，如果不施肥的話需要休耕來恢複地力。產(chan) 量低和休耕使北方的粟作農(nong) 業(ye) 社會(hui) 麵臨(lin) 糧食生產(chan) 的瓶頸。

　　那麽(me) ，北方的粟作農(nong) 業(ye) 是如何提升產(chan) 量以保證社會(hui) 複雜化進程呢？是擴大耕種麵積，還是通過施肥來避免休耕期？

　　粟黍種植和家豬飼養(yang) 相結合

　　2017年，楊繼帥進入了蘭(lan) 州大學環境考古團隊，開始開展關(guan) 於(yu) 秦安大地灣遺址的研究，意外的在甘肅省博物館存放秦安大地灣遺址發掘材料的庫房裏有了新發現。

　　位於(yu) 隴西黃土高原的甘肅秦安大地灣遺址是中國北方典型的粟作農(nong) 業(ye) 遺址，時代涵蓋了前仰韶和仰韶時期（距今7800—4800年），出土了大量家豬和人的骨骼，以及粟黍的炭化種子。人和豬的骨骼穩定同位素分析顯示，該遺址粟黍種植和家豬飼養(yang) 相結合的粟作農(nong) 業(ye) 模式在仰韶早期已經建立，並且該遺址在仰韶晚期（距今5500—4800年）出現了明顯的社會(hui) 複雜化現象，聚落規模空前擴張，房屋建築等級化，出現了麵積約300平方米的大型儀(yi) 式性建築。

　　為(wei) 了探求究竟是什麽(me) 樣的農(nong) 業(ye) 策略支撐了中國北方的社會(hui) 複雜化進程，蘭(lan) 州大學環境考古團隊以秦安大地灣遺址為(wei) 研究對象，從(cong) 遺址出土的粟作農(nong) 業(ye) 係統核心要素——粟、黍和家豬入手，通過豬牙表層殘留物中的澱粉粒和植矽體(ti) 分析重建豬的食譜，通過粟、黍炭化種子的氮同位素分析追蹤農(nong) 田的施肥行為(wei) 。為(wei) 了評估施糞肥對粟、黍種子氮同位素的影響，研究團隊還在黃土高原東(dong) 部的傳(chuan) 統粟作農(nong) 業(ye) 區開展了現代農(nong) 田實驗。

　　對豬頜骨和炭化種子的直接測年結果和考古文化分期顯示，隻有1件豬頜骨來自前仰韶時期，其餘(yu) 34件豬頜骨應在仰韶晚期（距今5500—4800年），而炭化種子的年代覆蓋了整個(ge) 仰韶時期（距今6500—4800年）。

　　秦安大地灣34個(ge) 仰韶晚期的豬牙殘留物樣品中發現了3764片來自粟黍稃殼的特征型植矽體(ti) ，粟黍稃片植矽體(ti) 的平均含量達57.4%，有6個(ge) 樣品甚至達到了80%，出現頻率高達91.2%。然而，在所有仰韶晚期的豬牙殘留物中僅(jin) 發現15顆粟類澱粉粒，出現頻率極低，僅(jin) 為(wei) 17.6%。粟類澱粉粒來自脫殼後的粟黍籽粒，粟黍稃片植矽體(ti) 來自粟黍稃殼，豬牙殘留物中粟黍稃片植矽體(ti) 與(yu) 粟類澱粉粒在數量和出現頻率上懸殊的對比，說明當時的人用粟黍稃殼喂養(yang) 家豬。

　　存在持續的粟黍農(nong) 田施肥行為(wei)

　　研究團隊在黃土高原東(dong) 部的山西武鄉(xiang) 縣找到了一塊長期施用豬糞的農(nong) 田開展了糞肥對粟的氮同位素值影響的現代過程研究。通過測試田內(nei) 和田外粟、C3和C4雜草的種子樣品，發現田外不受施肥影響的C3和C4雜草的氮同位素值很低，均值分別為(wei) -1.0‰和-1.5‰，田內(nei) 長期受糞肥影響的粟的氮同位素值的範圍在+4.5‰—+9.2‰，均值+6.2±1.2‰，說明施糞肥可以顯著提升粟的氮同位素值，考古遺址出土粟、黍的氮同位素值是反映施肥效應的可靠指標。12份秦安大地灣粟、黍炭化種子樣品的氮同位素值在+4.4‰—+6.6‰，不僅(jin) 明顯高於(yu) 仰韶時期秦安大地灣遺址當地自然植被的氮同位素估計值（+2.5±1.2‰），而且與(yu) 長期施糞肥的現代農(nong) 田中的粟氮同位素值相當，說明秦安大地灣遺址仰韶時期存在持續的粟、黍農(nong) 田施肥行為(wei) 。

　　綜合多種證據科研人員得出結論：在距今5500年前，秦安大地灣遺址已經形成了一種高度集約化的農(nong) 業(ye) 模式：人吃粟米，豬吃稃殼；圈養(yang) 家豬，收集糞便；豬糞肥田，維持地力，避免休耕，提高產(chan) 量。這種農(nong) 業(ye) 模式與(yu) 現代可持續的集約化農(nong) 業(ye) 模式完全一致，說明新石器時代晚期中國北方粟作農(nong) 業(ye) 社會(hui) ，便通過粟、黍種植與(yu) 家豬飼養(yang) 的緊密結合，克服了粟、黍產(chan) 量低和黃土肥力有限的瓶頸，為(wei) 當時中國北方的複雜社會(hui) 發展提供了經濟基礎。

　　以色列希伯萊大學長期從(cong) 事中國考古學研究的教授吉迪恩·謝拉克（Gideon Shelach-Lavi）以“新石器時代的農(nong) 業(ye) 如何改變中國”為(wei) 題，對研究成果進行了評述，他說：“這項研究以一個(ge) 具體(ti) 的小案例解決(jue) 了一個(ge) 大問題——中國北方社會(hui) 複雜化發展的社會(hui) 經濟背景是什麽(me) 。”（頡滿斌）