二里头遗址出土陶容器内残余物的碳同位素分析

摘要：考古出土陶容器内残余物的分析与鉴别对于探讨古代人类饮食结构、生存状况及周围环境等问题具有特别重要的意义.依据残余物的碳同位素分析可以区分食物的种类，因而碳同位素分析是最重要的方法之一. 对二里头遗址出土的12份陶容器内残余物进行的碳同位素分析结果表明，二里头遗址居民食物中兼具C3类和C4类植物，而且，C4类植物也就是粟的比例可能更高一些。

关键词：二里头遗址，残余物，碳同位素

考古出土陶容器内残物的分析与鉴别对于探讨古代人类饮食结构、生存状况及周围环境等问题具有特别重要的意义.人类在学会制作陶器以后,生活方式发生了质的改变.蒸煮等烹调方式的使用改善了古人类的生活,使得人类对动植物的利用更加充分,吸收更多的营养,身体更加健康.因而,了解古代人类烹饪方式的发生、发展的历史也就是了解人类自身文明发展的历史.一般而言,了解古代人类饮食结构及生存状况所涉及的研究对象主要可以分为两个方面：一是被研究的主体-人类本身。包括对人类骨骼和牙齿遗存的研究；二是人类食用的对象。包括考古遗址中发现的动植物的遗存研究等等.但出土器物中发现的残余物的分析研究，可以帮助考古学家获得更多的不可见的动植物利用信息.

残余物的分析方法比较多, 根据残余物的状态不同相应有不同的方法.其中,碳、氮同位素分析是最重要的方法之一.依据残余物的碳同位素分析可以区分食物的种类.其原理并不复杂: 植物是通过光合作用将空气中的二氧化碳转化为植物组织. 到目前为止所发现的光合作用的途径主要三种。一是卡尔文途径。因为它的最初产物是3-磷酸酰甘油酸（3-PGA），这是一种含三个碳原子的化合物，所以又称为C3途径,遵循 C3光合作用途径的一类植物称为C3植物.温和湿润环境下生长的大部分植物都属于C3植物,例如各种乔木、灌木和大部分禾本科的植物.二是哈-斯途径。这种途径的最初产物是含四个碳原子的化合物-草酰乙酸,所以遵循哈-斯光合作用途径的一类植物称为C4植物. C4植物包括玉米、粟、甘蔗等旱暖开放环境中生长的某些草类.三是少数多汁植物如菠箩、甜菜等所遵循的称为CAM的光合作用途径(1、2)。

自然界的植物因光合作用的途径不同，而导致了最初产物的不同。而不同的最初产物的植物间碳同位素组成是有差别的,可以用δ13C值定量表示。通过对自然界数百种不同科、属、种的植物的研究发现，C3类植物如稻米、小麦、豆类等，其δ13C值范围为 -23‰～-30‰，平均值为-26‰。C4类植物，如玉米、小米、高粱、甘蔗等，δ13C值范围为 –8～-14‰，平均值为-11‰。CAM类植物如菠萝、甜菜等，δ13C值范围为 –12‰～-23‰，平均值为-17‰。豆科植物可以直接从空气固氮，其δ15N值约为0~1‰；非豆科植物利用土壤中的氮，δ15N值平均为3~4‰。这些研究结果给后来的研究提供了直接的对比标准。对于出土残余物而言，因碳化过的植物残骸的不会再受土壤微生物的影响而改变，一般认为碳氮同位素不会发生分馏，故不干扰测定。因此可以基于动植物的碳氮同位素分布模式来判别炭化物的食物来源。

国际上文献报道的应用残余物的碳、氮同位素分析区分食物的种类,进而探讨古人类食物构成的实例已屡见不鲜.例如研究者对墨西哥考古遗址的残余物研究表明，公元前200~1000年，居民的主要食品是非豆科C3类植物，公元1000~1200年期间又同时食用玉米，公元1200~1400年停止食用玉米。这种变化反映了农作物种植量的变化（3）

还有研究者对北美安大略湖南岸和北岸AD600前后不同遗址中的陶器炭化物进行了碳氮同位素分析，结果表明炭化物主要来自于C3类植物、食草动物的肉和淡水鱼类；在AD600玉米种植引入该地区后，炭化物来源中开始含有少量的C4类植物（玉米）。此外，炭化残留物中那些富集13C的碳元素，其中大部分可能来自于以玉米为食的动物（如狗或熊），而不是煮玉米的结果（4）。 Craig等人则对公元前6000年至公元前4000年期间的数个欧洲沿海及岛屿遗址出土的陶容器内残余物进行了碳、氮同位素分析。测试结果表明，有一些容器可能是用于海产品的加工（5）。

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(作者：赵春燕 赵海涛 陈国梁 许宏  北京，王府井大街27号，中国社会科学院考古研究所，100710 ）

原文发表在《中国社会科学院古代文明研究中心通讯》第20期