5500年前就有了“生態循環農業”

　　近日，蘭州大學環境考古團隊題為《新石器時代中國北方可持續的集約化粟作農業系統》的研究成果在《自然—可持續發展》在線發表，揭示秦安大地灣遺址5500年前就有了“生態循環農業”，與現代可持續集約化農業模式完全一致。

　　人類起源、農業起源和文明起源是史前人類社會發展的三大里程碑。新石器時代晚期（距今6000—4000年），四大文明相繼出現，出現了大型聚落或中心城市、明顯的貧富分化、社會分工和公共權力，大量工匠、商人、士兵、統治階層等非農業人口出現。什么樣的農業策略可以生產足夠的糧食盈余來供養這些非農業人口？這一直是學界關注的焦點。

　　在中國，新石器時代的中國形成了南稻北粟的農業格局。在黃河流域，仰韶文化晚期（距今5500—5000年），以大地灣、下河、西坡和雙槐樹遺址為代表，出現了大型儀式性建筑、宮殿和等級化墓地等明顯的社會復雜化現象。至距今4300年左右，以石峁遺址和陶寺遺址為代表的城市中心崛起，最終在距今3800年前后，以二里頭遺址為代表的區域性國家出現。在長江流域，距今5300年已經出現了以良渚古城為代表的區域性國家，植物考古研究顯示，單一的精細化稻作農業支撐了良渚的城市發展，其重要原因是水稻的產量高。

　　但在黃河流域，粟作農業的兩種主要農作物粟（俗名谷子，脫殼后稱為小米）和黍（俗名糜子，脫殼后稱為黃米），其產量不及水稻的一半。而且，粟、黍的主要種植區在黃土高原，土壤粘土含量低，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復地力。產量低和休耕使北方的粟作農業社會面臨糧食生產的瓶頸。如何提升產量？是擴大耕種面積？還是通過施肥來避免休耕期？

　　蘭州大學環境考古團隊以位于隴西黃土高原的甘肅秦安大地灣遺址為研究對象，從遺址出土的粟作農業系統核心要素——粟、黍和家豬入手，通過豬牙表層殘留物中的淀粉粒和植硅體分析重建豬的食譜，通過粟、黍炭化種子的氮同位素（δ15N）分析追蹤農田的施肥行為，發現在距今5500年前，大地灣遺址已經形成了一種高度集約化的農業模式：人吃粟米，豬吃稃殼；圈養家豬，收集糞便；豬糞肥田，維持地力，避免休耕，提高產量。這種農業模式與現代可持續的集約化農業模式完全一致，說明新石器時代晚期中國北方粟作農業社會便通過粟、黍種植與家豬飼養的緊密結合，克服了粟、黍產量低和黃土肥力有限的瓶頸，為當時中國北方的復雜社會發展提供了經濟基礎。該期刊高級編輯William Burnside在對該研究的評論中指出，我們應當從中國北方新石器時代的古老案例中汲取啟示。

　　甘肅秦安大地灣遺址是中國北方新石器時代典型的粟作農業遺址，包括了前仰韶和仰韶文化時期的各類遺存。遺址出土了大量家豬骨骼和粟、黍的炭化種子，為本研究提供了豐富的研究材料。以往研究發現，新石器時代晚期中國北方粟作農業遺址的家豬骨骼碳同位素（δ13C）數據指示，C4植物（包括粟和黍）在豬的食譜中占比高達80—90%，這不免讓人懷疑豬與人是否同時消費粟米，形成競食關系。通過此項研究發現，大地灣遺址中豬與人并不存在競食關系，家豬食用的是農作物廢料—稃殼；而用稃殼喂豬是一種嚴格的食譜控制行為，暗示家豬是圈養的模式，更方便于收集糞便。

　　據悉，蘭州大學資源環境學院博士研究生楊繼帥為論文第一作者，蘭州大學教授楊曉燕和張東菊為該論文通訊作者和共同第一作者。中國科學院院士陳發虎與楊曉燕、張東菊共同設計和指導了此項研究。

　　此項研究的參與者還包括來自中國科學院青藏高原研究所、甘肅省文物考古研究所、南京農業大學、倫敦大學學院、澳大利亞國立大學等多家研究單位的考古學家和植物考古學家。