光明日報蘭州6月29日電（記者宋喜群、王冰雅 通訊員吳雪嬌）距今6000年至4000年前的新石器時代晚期，中國長江和黃河流域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，這意味著在中心聚落或城市會出現大量不從事農業生產的工匠、商人、士兵、統治階層等非農業人口。那么，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？

　　蘭州大學環境考古團隊針對大地灣遺址的一項最新研究發現，5500年前可持續的集約化粟作農業系統支撐了中國北方的社會復雜化進程。這一研究成果對今天廣大發展中國家和地區發展可持續的集約化農業具有啟發意義。該研究以“新石器時代中國北方可持續的集約化粟作農業系統”為題，在線發表于《自然》雜志子刊《自然·可持續發展》。

　　中國是世界文明起源和發展的核心地區之一。在東亞夏季風的影響下，新石器時代的中國形成了南稻北粟的農業格局——北方的黃河流域以粟作農業為主，南方的長江流域以稻作農業為主。在南北兩套農業體系的支撐下，中國南方和北方在新石器時代晚期開始了社會復雜化進程。

　　為了探求究竟是什么樣的農業策略支撐了中國北方的社會復雜化進程，蘭州大學環境考古團隊以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分析追蹤農田的施肥行為。為了評估施糞肥對粟、黍種子氮同位素的影響，研究團隊還在黃土高原東部的傳統粟作農業區開展了現代農田實驗。

　　位于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業遺址，時代涵蓋了前仰韶和仰韶時期（距今7800至4800年），出土了大量家豬骨骼。“在此次研究中，豬頜骨和炭化種子的直接測年結果和考古文化分期顯示，只有1件豬頜骨來自前仰韶時期，其余34件豬頜骨應在仰韶晚期（距今5500至4800年），而炭化種子的年代覆蓋了整個仰韶時期（距今6500至4800年）。”論文第一作者、蘭州大學資源環境學院博士研究生楊繼帥介紹。

　　該團隊從34件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硅體，粟黍稃片植硅體的平均含量達57.4%，有6個樣品甚至達到了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發現15顆粟類淀粉粒，出現頻率極低，僅為17.6%。“粟類淀粉粒來自脫殼后的粟黍籽粒，粟黍稃片植硅體來自粟黍稃殼。豬牙殘留物中粟黍稃片植硅體與粟類淀粉粒在數量和出現頻率上懸殊的對比，說明人用粟黍稃殼喂養家豬。”楊繼帥說。

　　考古遺址出土的粟、黍的氮同位素值是反映施肥效應的可靠指標。研究團隊在黃土高原東部的山西武鄉縣找到了一塊長期施用豬糞的農田，開展糞肥對粟氮同位素影響的現代過程研究。通過測試發現，田內長期受糞肥影響的粟氮同位素值明顯高于田外不受施肥影響的粟和雜草種子樣品的氮同位素值，說明施糞肥可以顯著提升粟的氮同位素值。

　　測試顯示，12份大地灣粟、黍炭化種子樣品的氮同位素值不僅明顯高于仰韶時期大地灣遺址當地自然植被的氮同位素估計值，而且與長期施糞肥的現代農田中的粟氮同位素值相當，說明大地灣遺址仰韶時期存在持續的粟、黍農田施肥行為。

　　“也就是說，在距今5500年前，大地灣遺址形成了一種高度集約化的農業模式：人吃粟米，豬吃農作物廢料——稃殼，這樣可以避免人和豬的食譜重合和競食關系；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，圈養便于收集糞便；豬糞施肥可以維持土壤肥力，避免或者縮短休耕期，在不擴大種植面積的條件下提高農業產量。”楊繼帥告訴記者，這種粟作農業生產模式的核心特點與現代可持續的集約化農業完全一致，說明新石器時代晚期，粟、黍種植和家豬飼養緊密結合形成了可持續集約化的粟作農業模式，克服了黃土高原地區粟、黍產量低和黃土肥力有限的瓶頸，為新石器時代晚期中國北方的復雜社會發展提供了經濟基礎。

　　目前，全球有25億農民從事類似的集約化農業生產，管理著全球60%的耕地，生產了全世界50%的糧食。“大地灣遺址的農業案例，對人類社會今天的生產和發展具有啟示意義。在廣大發展中國家和地區發展可持續的集約化農業，仍然是捍衛全球糧食安全和實現生態文明的關鍵途徑。”楊繼帥說。

　　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。