文章信息：Jishuai Yang, Dongju Zhang, Xiaoyan Yang, Weiwei Wang, Linda Perry, Dorian Q. Fuller, Haiming Li, Jian Wang, Lele Ren, Huan Xia, Xuke Shen, Hui Wang, Yishi Yang, Juanting Yao, Yu Gao, & Fahu Chen. (2022). Sustainable intensification of millet–pig agriculture in Neolithic North China. Nature Sustainability: 5(9), 780–786. https://doi.org/10.1038/s41893-022-00905-9

阅读笔记：王舜奕

阅读时间：2022年6月22日

1.文章概要：

复杂社会的出现是人类史前时期的主要发展之一。实施了多样化的农业战略，以生产更多的粮食盈余，这是世界各地复杂社会发展的必要条件。然而，人们对新石器时代中国北方发展起来的小米猪系统知之甚少，该系统最终支撑了该地区更复杂的社会，如城市和国家。我们对猪牙残留的植物岩和淀粉以及大地湾遗址出土的谷粒稳定同位素的研究数据表明，至少在5500年前，集约化的农作物和牲畜系统已经开始实践。这种新型系统的特点是用谷子作物的残渣喂猪，用猪和/或人的粪便给谷子田施肥，从而实现了农业的可持续集约化，养活了中国北方早期复杂的社会。

（1）新石器时代农业建立后，人口的增长和过剩的粮食生产最终支撑了人类社会的规模扩大，包括非农业人口的增加、城市化中心的发展和社会复杂性的增加。农业革命如何支持这一增长受到了越来越多的关注。例如，在美索不达米亚北部，农业扩张涉及以较低的农业强度扩大农田，而在美索不达米亚南部，控制灌溉变得更加重要。新石器时代后土地利用的其他变化包括果树和藤蔓等长寿的多年生商品作物的多样化。在中国南方，长江流域，在新石器时代就建立了高产的水稻农业，在距今5300年之前，持续强化的水稻单一种植支持了像良渚这样的城市中心的出现。

（2）然而，在中国北方从新石器时代的村落社会向复杂社会的转变过程中，农业战略的重要性却鲜为人知。在这一地区，以半坡、姜寨聚落为代表的社会复杂性在仰韶早期开始出现，并在仰韶晚期在大地湾、下河、西坡、双槐树等遗址显著增加，其特点是大规模聚落、大型仪式建筑和等级森严的墓葬广泛而迅速地出现。在中国黄土高原和黄河流域的部分地区，石峁、陶寺等城市中心出现在距今约4300年，而二里头的形成发生在距今 约3800 年。

（3）在至少8000到4000 bp的时间里，华北地区的种群对粟，即谷子(狗尾草(Setaria italica (L.))的种植产生了依赖。小米的产量往往很低，传统产量只有水稻的一半或更低，只有新石器时代小麦和大麦估计产量的三分之一或更低。因此，使用小米的一个特别挑战是提高产量，这可能涉及到在更大的土地面积上扩大耕作，或减少黄土耕作中所预期的休耕期。因此，关键问题是了解如何提高产量和如何提高作物利用率。这些活动支持了人口的增长，最终支撑了该地区城市化的发展和国家的形成。

图 新石器时代晚期中国地区社会复杂化的代表性遗址及黄河流域粟作农业遗址分布

（1, 大地湾. 2, 半坡. 3, 姜寨. 4, 下河. 5, 石峁. 6, 西坡. 7, 陶寺. 8, 二里头. 9, 双槐树. 10, 良渚.）

(4)大地湾遗址(105°54′14″E, 35°0′54″N，海拔1460 m) 位于渭河上游，渭河是中国西北黄河中游地区最大的支流(图1)。遗址持续了7800 ~ 4800 cal yr bp，包括前仰韶文化(第一阶段)、仰韶文化(第二、第三和第四阶段)和常山文化(第五阶段)五个连续的文化阶段。大地湾遗址因早在仰韶时期(7,800-7,200 cal yr bp)就出现了粟(Panicum miliaceum L.)农业，以及仰韶时期以来以粟为基础的农业系统和相关的发达聚落而闻名。在第一阶段，大地湾的小米农业和人口都是有限的。在仰韶早期(第二阶段，6500 - 5900 cal yr bp)，出现了一个组织良好的等级聚落，而社会复杂性在仰韶晚期(第四阶段，5500 - 4800 cal yr bp)达到了一个高度，这意味着遗址的巨大扩大，更有等级的房屋和大型仪式建筑，以及丰富的精致陶器，只有专业的工匠才能制作。

2.方法

（1）为了更好地理解社会复杂性上升时期的农业经济，我们重点研究了大地湾以小米-猪为基础的农业的两个核心要素的整合：优势植物作物，包括谷子，和关键牲畜，家养猪(Sus scrofa domesticus L.)。利用挖掘出的猪牙齿残体进行植物岩和淀粉残体的研究，重建猪的饲粮，并对烧焦的谷粒进行稳定同位素分析，以评估潜在的田间施肥措施。

（2）选取上世纪七八十年代在大地湾出土的35块猪下颌骨(补充表1)进行牙残留研究，其中10块直接用加速器质谱(AMS)测定年代(方法)。虽然在我们的样本中不常见到明显的牙石，但食物残渣会在喂食过程中粘附在猪牙齿表面的黏膜上，对这些沉积物的分析可以提供有关猪饲粮的信息。我们获得了35个残留样品用于植物岩和淀粉分析。对猪的下颌骨进行刷刷或清洗，以清除任何可能附着的灰尘。此外，研究人员还分析了一份来自储存室的灰尘样本，以确保储存环境没有潜在的污染。对10个来自猪下颌骨髓腔内部的同时期沉积物样品进行分析，从沉积环境判断潜在的污染。

（3）根据原始考古报告中考古特征的阶段分配，取样的颌骨都属于大地湾较早的四个文化阶段，包括前仰韶时期的1个，仰韶早期的12个，仰韶中后期的每个11个(补充表1)。(补充表2)。只有单一的前仰韶样品的定年结果与原始的相分配是一致的。剩下的9个样品，据说分别来自仰韶早期、中期和晚期，都可以追溯到仰韶晚期(5,500 4,800 cal yr bp)。由于剩余的34块颌骨在发掘过程中都被考古鉴定为仰韶时期，为了保守起见，我们假设本研究中使用的25块未标注日期的样本也来自仰韶晚期，与直接标注日期的样本一样。

图 新石器时代中国北方可持续的集约化粟作农业系统

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41893-022-00905-9