兩千年前的茶貿易·植鈣體尋跡絲綢之路

　　『編者按』

　　隨著人類社會知識的積累，學科劃分亦愈來愈細，不止是“隔行如隔山”，同一學科不同研究方向之間的交流也很難深入。自上世紀60年代以來，越來越多的自然科學手段被應用到考古學中，文理交叉，催生了大量的新成果。在我國，由於自然科學的自身特點，很多重要成果多用英文發表在國際學術刊物上，使得新的研究成果不能儘快爲國內知曉。這裡，我們將陸續刊出一系列科普文章，介紹中國科學院研究人員利用植矽體、植鈣體、澱粉粒等微體植物遺存在植物利用、植物馴化、農業起源與傳播等方面的重要研究成果，以期促進學科之間的交流與合作。

　　兩千年前的茶貿易：植鈣體尋跡絲綢之路

　　“半壁山房待明月，一盞清茗酬知音。” 一知己，一杯茶，一輪明月，風雅了歷史上無數文人墨客。茶，在中國，早已超越了飲品而蘊含了豐富的人文情懷，成爲中國傳統文化的代表之一。但是，追溯茶的歷史，文獻止於西漢，實物限於北宋。在考古遺址里，茶葉沒有機會經火碳化，也不含有植矽體、澱粉等植物考古常見的研究對象，柔嫩的茶葉，腐爛在歷史的長河裡，蹤跡難覓。

　　浙江餘姚田螺山遺址距今六千多年的文化層中，出土了最古老的，與茶葉有關的植物遺存——一批山茶屬植物的根(圖1)。日本學者對其進行了木材顯微結構分析，認爲與栽培茶樹相同；中國農業科學院茶葉研究所對其進行了化學成分檢測，發現其茶氨酸含量接近於現代茶樹。但是，這些證據並不能證明那時候的人採集茶葉作爲飲品。

　　陝西的黃土埋皇上。西安以北，涇渭兩河切割出的黃土塬上，埋葬著眾多秦漢時期的帝王將相，漢景帝劉啟的陽陵就是其中之一。1990-1994年，陝西省考古研究院發掘了陽陵86個外藏坑中的15個，編號爲15的外藏坑東段以穀物爲主，穀物已腐朽碳化，呈層狀，厚度爲2~8 厘米。穀物底部，發現有東西向的朽木，可能爲木箱遺蹟，但形狀及規格已無法確定。據此推測，這些穀物當時可能由相應的官屬機構分門別類地存放於木箱，並進行了封緘。2009年，中國科學院地理科學與資源研究所、中國科學院地質與地球物理研究所以及中國科學院植物研究所科研人員，利用植物種子形態分析及植矽體分析兩種研究手段，確認這些遺存包含了穀子、黍子、水稻以及某種黎屬植物種子，但當時對一份黑褐色樣品的鑑定無能爲力——雖然樣品中可以分離出茶葉狀的植物頂芽（圖2）。

　　2005年，一輛駛過西藏阿里噶爾縣門士鄉古如江寺的載重卡車，突然陷入地面，地面隨即出現一個巨大的坑洞，後發現是一座墓葬。從這座墓葬中清理出具有象雄文化特徵的青銅器、陶器、草編、金面具、木器、絲綢等遺物，在出土器物中還發現了類似茶葉的殘留物（圖3）。這份殘留物樣品輾轉數人，在2012年送到了中國科學院地質與地球物理研究所呂厚遠研究員手中。

　　針對這些植物遺存的鑑定，呂厚遠團隊從最基礎的工作做起。團隊成員張健平博士，從45份茶葉、山茶科植物以及常見的非山茶科植物樣品中提取植鈣體，在正交偏光下觀察它們的特徵，尋找進行茶葉鑑定的指標。

　　植鈣體，也就是植物體中的草酸鈣晶體，是存在於岩石、土壤以及5個生物界（無核原蟲界、真核原生生物界、真菌界、植物界和動物界）大多數生物體中的微礦化體。據估計，75%以上的被子植物中含有植鈣體，其存在於根、皮、莖、葉、果實和種子等組織和器官中，並且具有不同的大小和形狀。當植物組織腐爛或焚燒後，這些晶體保留在沉積物中，成爲其植物的微體化石。

　　植鈣體最常見的形態爲簇晶、柱晶、針晶、棱晶和晶砂。張健平對現代樣本的研究結果發現，簇晶和毛狀體基部具有茶葉最顯著的鑑定特徵（圖4）。茶葉的晶簇直徑小（11.65–3.64 µm），毛狀體基部具有4個明顯的筆直而規則的裂隙。簇晶與鈣化毛狀體基部同時存在，就可以將茶和其它植物區別開來。

　　植物分類從科、屬到種，特定種群的晶體形態和立體分布（即：晶體宏模式）各具特徵。某些植鈣體特有的形態特徵可以用來鑑別食用植物和非食用植物（包括中草藥）的不同部位，並已成功用於研究史前人類飲食狀況。在植物大化石和植矽體保存較差的情況下，植鈣體方法的應用尤爲重要。呂厚遠團隊利用已經建立的茶葉植鈣體形態特徵，對漢陽陵與古如江寺出土的植物殘體進行了植鈣體分析，在這兩份樣品中均發現了現代茶葉所具有的晶簇和毛狀基部，證明了這兩份植物殘體確確實實是茶葉（圖4）。

　　當然，證據越多越好。茶葉有兩個明確的生化標誌物，咖啡因和茶氨酸，而茶氨酸目前被認爲是茶葉所獨有的物質。茶氨酸標準樣品色譜峰的保留時間爲1.54 m，所對應的質譜峰質荷比爲176.1081；漢陽陵與古如江寺植物殘體的色譜-質譜分析結果與茶氨酸標準樣品完全一致，進一步證明這兩份樣品是茶葉（圖5）。

　　漢景帝卒於公元前141年，陽陵的茶葉被金氏世界紀錄認證爲這個世界上最古老的茶葉遺存；古如江寺墓葬測年結果爲距今1800年，出土的茶葉卻可能跟古老的貿易有關。茶樹一般生長在年均溫10 度以上，海拔2000 米以下的溫暖、濕潤的環境中，在高寒的青藏高原地區無法生長；印度開始種茶的歷史僅有200 年，這些茶葉也不可能來自印度。茶葉到達西藏阿里很可能與2200 年前後漢代開通的絲綢之路有關，而絲綢之路的起點就在漢都城長安。越來越多的證據表明，絲綢之路從古長安，今西安出發可能並不只有一條路，它枝枝蔓蔓，儘可能串起散落在廣袤大地上的城邑與村鎮，形成當時的交通網絡。阿里地區古如江寺出土的茶葉表明，至少在1800 年前，茶葉已經被交易到海拔4500 米的西藏阿里地區以供消費，那裡，也許就是當時交通網絡上的一個節點——絲綢之路的一條分支曾穿越高原。

參考文獻：

JianpingZhang, HouyuanLu, Peilin Huang. 2014. Calciphytoliths (calcium oxalate crystals) analysis for the identification of decayed tea plants (CamelliasinensisL.). Scientific Reports 4, 6703.

Houyuan Lu, Jianping Zhang, Yimin Yang et al. 2016. Earliest tea as evidence for one branch of the Silk Road across the Tibetan Plateau.Scientific Reports 6, 18955.

　　經絲緯線：植矽體揭示七千年前的編織技術

　　蘇繡、湘繡、粵繡和蜀繡，這些作爲中華文明符號之一的紡織品，其折射的紡織技術，追本溯源，可能萌芽於遠古時代的一縷髮辮，一段草繩，一片葦編。但有血有肉有根有葉的東西經不起時間的消磨，史前考古遺址里留下最多的遺物都是“硬體”：用石頭做的石器、變成石頭的骨頭、陶器、玉器，以及，浴火而生的紅燒土。那些來自於動物毛髮和植物纖維的手工製品，在整個地球上，其蹤影至今只現身在兩處舊石器時代遺址中：上世紀90年代，在捷克境內，兩萬六千年前的Pavlov遺址里，發現四塊紅燒土上有編織物的印痕，但這些織物的原料無從知道；十年後，考古學家在喬治亞高加索山腳下的Dzudzuana洞穴遺址堆積物中，發現了超過1000根被染成黑色、灰色、藍綠色和粉色的野生亞麻纖維——這個遺址最早的文化層距今三萬多年。

　　在全新世早期，世界上發現有編織物的考古遺址依然寥寥無幾，可見的報導有土耳其Çatalhöyük遺址、秘魯的Guitarrero洞穴遺址、美國的Windover遺址，以及俄羅斯遠東的兩處發現。由於保存條件所限，中國境內更是缺乏同時期的發現，但在磁山、裴李崗、大地灣、跨湖橋等距今8000年上下的考古遺址，出土了紡輪、紡專和骨針，更晚一些的河姆渡遺址，除了上述遺物，還出土了很多原始織機的木質零部件以及蘆葦編織物和繩子。古人製造陶器時，會用木棍纏著繩子在陶坯表面滾動，壓印出簡單排列或錯綜複雜的繩紋裝飾。仙人洞遺址出土的具有繩紋裝飾的早期陶片也許可以間接地證明，編織技術在中國境內出現的時間至少有萬年以上。

　　濕熱的中國南方讓植物考古學家又恨又愛。恨的是，PH值小於7的酸性土壤，消蝕掉幾乎所有的有機質；愛的是，突然有一天發現一處飽水遺址，完美呈現人類使用過的一草一木。史前文化發達的長江下游地區，由於水位埋深淺，編織品出現的機率遠遠高於其他地區——除了河姆渡遺址的葦編和繩子，中國最早的以野葛爲原材料的編織品發現於距今6000年的草鞋山遺址文化層；距今4700年前的錢山漾遺址文化層，更是保存了數量可觀的用竹、草、麻、絲編織的蓆子、簍子、籃子、簸箕、帽子、繩子、布料、刷子等各種物件。

　　浙江寧波田螺山遺址被發現時，大部分文化層都浸在水中。2004年，在浙江省文物考古研究所的主持下，開始對遺址進行發掘。邊抽水邊發掘，考古學家用十幾年的辛苦，鑿通穿越時光的隧道，讓世人可以靜看六七千年前的江南水鄉：干欄建築、舟橋碼頭、漁獵桑麻，種植水稻——那數不盡的魚骨和碳化稻米，講述著魚米之鄉的富庶與安逸。

　　田螺山遺址與河姆渡遺址，年紀相仿，保存條件相同，是河姆渡文化的姊妹花，同樣，也發現了近三十片織物遺存。這些織物，面積最大的超過一平方米，厚度兩毫米左右，但無法從泥土中進行剝離。發掘人員便將織物與其下的泥土一起切成一個土塊保存起來，方便對其進行保護和進一步的研究。

　　年代最古老的一片織物發現於編號T204探方的第8層。這片殘存的織物剛清理出來時是橙黃色，長度約半米，寬度從20-40厘米不等，經密和緯密均爲每厘米4-6根，每根寬度約兩毫米（圖1），保存在一個50×40厘米的土塊上。中國科學院地質與地球物理研究所的張健平博士在這個土塊的一角剝離了幾段織物殘片，送到Beta實驗室進行AMS碳-14年代測定以獲得織物的直接年代，又在那個角上切了2×2厘米的一份樣品，對織物進行植矽體分析以確定其原材料，對織物兩面的附著物進行植矽體和澱粉粒分析以輔助了解其功能，同時，因爲東亞地區早期織物的原材料一般都來自於麻、蘆葦、竹、香蒲等植物，他強化了對現代普通蘆葦（Phragmitesaustralis）和香蒲（Typhaorientalis）的植矽體研究，並與中國科學院地質與地球物理所現代植矽體資料庫中竹亞科（Bambuseae）和水稻（Oryza sativa）的植矽體進行了對比。

　　AMS碳-14測年結果告訴我們，這片織物編織的年代在距今6700-6600年前。織物兩面附著物里沒有提取到任何食物澱粉，在統計的400顆植矽體裡，只發現了來自水稻的一顆雙峰型和兩顆扇形植矽體。研究者因此推測，這片織物應該不是裝食物的容器的殘件，更可能是蓆子一類編織物。那這張蓆子的原材料是什麼？

　　研究人員從織物樣品里提取到了大量的植矽體。這些植矽體主要呈三種形態，n型、帽型和矽化的毛細胞類型，其形態參數與現代樣品中的蘆葦幾近相同（圖2）！

　　由於這片織物平整而緊密，經緯篾片窄小而均勻，研究人員推測織物應該是用原始織機織就——想想同時期河姆渡遺址出土的織機零部件，這個推測應該是合理的。因爲很多編織物與食物的貯藏、加工以及人類的定居生活有關，而且，在中國，紡輪等編織工具多出土在磁山、裴李崗、大地灣、跨湖橋這類具有早期粟作農業和稻作農業活動的遺址，研究人員還認爲，中國境內編織物的出現可能與農業的發生發展有關。當然，這些推測還需要更多的考古發現和研究工作。

　　據說，在新石器時代，紡輪主要出土在女性墓葬。男人在田地揮汗如雨，女人在家園經絲緯線，男耕女織，桑麻滿圃的中國傳統田園生活，確實源遠流長！

參考文獻：

Jianping Zhang, Houyuan Lu, Guoping Sun et al. 2016. Phytoliths reveal the earliestfine reedy textile in China at theTianluoshan site. Scientific Reports, 6:18664.

　　連結:自然科學領域的三大刊物

　　【Cell】（【細胞】），【Nature】（【自然】）和【Science】（【科學】），簡稱CNS，是自然科學研究人員最嚮往的三大刊物。作爲綜合性期刊，雖然【Nature】和【Science】有時爲了追求研究成果的新聞性和新奇性而忽略學術性屢遭詬病，但大部分研究論文還是代表了學科發展的最前沿。

　　影響因子，即某期刊前兩年發表的論文在這兩年中被引用總次數除以該期刊在這兩年內發表的論文總數所得到的值，是目前國際上通行的期刊評價指標，【自然】今年是38.138，【科學】是34.661，而中國最好的綜合類刊物【科學通報】（【Science Bulletin】）是1.789。

　　這一系列科普論文，主要發表在【美國科學院院報】（Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America，簡稱PNAS）、【科學報告】（Scientific Reports）、【美國公共科學圖書館﹒綜合】（PLOS ONE）等綜合刊物，以及【考古與人類科學】（Archaeological and Anthropological Sciences）、【國際第四紀】（Quaternary International）等專業刊物上。

　　【美國科學院院報】雖然影響因子不到10（2016年爲9.423），但在學術界與【自然】和【科學】齊名。與【自然】和【科學】不同的是，它更注重學術性，且刊登的主要是學術研究論文。刊物創建於1912年，每周發行一次，發表自然科學與社會科學方面的研究成果。

　　美國科學公共圖書館（the Public Library of Science，簡稱PLOS），是一家由眾多諾貝爾獎得主和慈善機構支持的非贏利性學術組織，創立於2000年10月。起初，該組織號召期刊出版機構爲研究人員提供文獻全文的免費獲取，但響應者寥寥，於是從2003年開始，PLOS自己陸續出版了8種生命科學與醫學領域的期刊，可以免費獲取全文。PLOS ONE創辦於2006年，屬綜合類刊物。該刊物在2008年由周刊改爲日刊，近幾年每年發表論文三萬餘篇，2013-2014年一直是世界上最大的開放網絡期刊，但隨著發文量的巨增，文章質量良莠不齊，影響因子一路跌至2016年的3.057。

　　【科學報告】是Nature出版集團仿照PLOS模式在2011年創辦的開放式網絡刊物，影響因子從2012年的2.927一路飆升至2015年的5.228，並於今年超過PLOS ONE成爲最大最好的開放期刊。

　　與考古科學（Archaeological Science）有關的專業期刊主要有【Journal of Archaeological Science】（【考古科學】）、【Archaeometry】（【科技考古】）、【Archaeological and Anthropological Sciences】(【考古科學與人類科學】)、【Vegetation History and Archaeobotany】（【植被歷史與植物考古】）等，影響因子多在2.0上下。

　　國際第四紀科學領域的一些刊物，如【The Holocene】（【全新世】）、【Quaternary Science Reviews】（【第四紀科學評論】）、【Quaternary International】（【國際第四紀】），也經常刊登與自然環境變化有關的植物考古、動物考古及環境考古方面的論文。

　　上述所有期刊，除【自然】與【科學】外，發表文章都需要支付版面費，沒有稿費。所有投稿都是同行科學家義務評審，除網絡開放期刊【美國公立科學圖書館﹒綜合】和【科學報告】可以免費獲取全文外，其他刊物都需要付費購買文獻資料庫才能下載閱讀。

（來源：中國考古網　原文刊於：【中國文物報】2016年9月13日5版）