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湖湘万年古水稻改写历史

澧县彭头山遗址出土器物上残留的水稻印痕。湖南省文物考古研究所供图

澧县彭头山遗址出土器物上残留的水稻印痕。湖南省文物考古研究所供图

显微镜下的扇形水稻植硅体写意图片。

显微镜下的扇形水稻植硅体写意图片。

显微镜下的双峰乳突状水稻植硅体写意图片。

显微镜下的双峰乳突状水稻植硅体写意图片。

2004年,道县玉蟾岩,中美联合考古队在发掘工作中采用了当时具有国际先进水平的定位方法。

2004年,道县玉蟾岩,中美联合考古队在发掘工作中采用了当时具有国际先进水平的定位方法。

道县玉蟾岩。湖南日报记者 田超 摄

道县玉蟾岩。湖南日报记者 田超 摄

(36500365uux.cn报道)据湖南日报(肖欣):一碗熬得浓稠、冒着热气的白米粥端上来。你喝一口软糯柔滑的粥,咬半片喷香的面包。那个黄灿灿的熟玉米棒,也被你啃得蛮干净。

这顿丰盛的早餐,完美组合人类最重要的三大农作物:水稻、小麦、玉米。人类费尽心力驯化的战利品,你也许几分钟就扫荡一空,但你有没有想过它们到底凭什么能亲吻你的舌尖?

解密农作物的起源,是农学家和考古学家操心的事。中国是世界农业的主要起源地之一,湖湘大地这个充满灵性的山水魔方则与水稻结下奇缘。在最深层的历史河床上,湖湘万年古水稻与堪称“东方魔稻”的现代杂交水稻,如兄弟般亲密牵手。

4月20日,长沙博物馆。湖南省文物考古研究所副所长顾海滨,讲述湖湘稻作考古的故事。 在“湘稻”这株神奇植物的枝头,神农拾穗的浪漫传说与严谨的考古成果缤纷交错,风姿摇曳。

1.古水稻有了两大“身份证”

谷雨已至。眼下的湖湘大地,青青秧苗如成行的诗句倒映水田。澧阳平原上的彭头山,也被大片青色包围。正是这里,挑开了湖南稻作考古的大幕——

1988年,考古人员在澧县彭头山遗址出土的陶器中发现了掺杂的水稻壳,距今约9000年。

这是湖南史前水稻首次吸引世界的目光。1973年,浙江余姚河姆渡遗址发现距今约7000年的水稻,打破了此前水稻起源的“印度说”。从此,人们把目光转向中国,特别是长江下游。彭头山则使长江中游大步跨进学界视野。

水稻最初只是长在水里的野草,它的种子很小,不像树上色彩鲜艳的苹果那么吸引人,人类怎么知道去吃它的种子并试图种植?也许人类从一些动物比如鸟的粪便里发现它,从而得知它没有毒,可以吃。也许小种子更容易发芽而被人类观察到,才会进一步尝试驯化它。但人类又如何把野生稻驯化成栽培稻?解开水稻的秘密,是一百多年来全球考古界、农学界最前沿的研究课题之一。

以彭头山为起点,一系列湖湘稻作考古成果以清晰的证据链和时间表,基本解密了长江中游地区人类驯化水稻的历史进程,湖湘大地,是世界水稻起源与传播地之一。

顾海滨见证了31年来一连串奇妙的“湘稻”考古故事。

1988年进考古所,她就碰上了彭头山遗址惊喜之外的一大遗憾:“我的孢粉研究,还不能直接证明显微镜下看到的部分花粉就是水稻。”1990年,她去山东开会,得知日本专家发现了古水稻的“身份证”:稻叶上面有一种很特殊的扇形植硅体,能一直在土壤里保存,只要在显微镜下找到它就能直接判断是水稻。在进行大量分析实验时,她发现还有一种双峰乳突状的植硅体,找到它也能证明是水稻。

现在,显微镜下的古水稻有了公认的两大“身份证”。在顾海滨的眼中,它们一个像月夜,一个像雪山,有一种幽微而动人的美丽。

2.近万粒金色稻谷突然涌出

上世纪90年代开始,湖湘大地似乎一夜间被一根魔法棒点中,一串串惊艳世界的稻作考古成果,从山水深处蹦跶出来。

1993年11月17日下午5时30分,道县玉蟾岩——湖南稻作考古的“阿里巴巴山洞”悄然打开:考古人员在筛洗最后两袋土时,发现了两粒炭化的稻壳。

当时人们并未意识到,一个改写世界稻作史的惊人发现就在眼前。主持发掘的湖南省文物考古研究所原所长袁家荣,当时想研究湖南从旧石器时代到新石器时代的过渡,就在几天前,洞内发现了最古老陶片。1994年底,北大考古系的严文明教授来长沙,告诉他陶片鉴定结果,距今约18000-15000年,他简直不敢相信。陶器制作被认为距今10000年以内才出现,水稻与陶片大体同时,如此早的水稻令人震惊。 1995年秋天,袁家荣组织顾海滨、张文绪等多学科的专家,对玉蟾岩进行第二次发掘。他们每天工作8小时,累得腰酸背痛,却没瞧见水稻的影子,直到2个多月后的一天下午,两粒古水稻终于在一块胶结板中露脸。袁家荣激动得跪在地上拍下了它们的“芳容”。

湖南发现了世界最早水稻的消息,震惊了世界。 澧阳平原上的好消息也接踵而至。

1995年冬天,考古人员在八十垱遗址的古河道内发掘时,地下水突然往上冒,涌出大量稻谷。人们大声惊呼,用筛子一捞就是满满一筛子。稻谷刚捞出来时还是金黄色,谷壳上的芒仍清晰可见,一两分钟后就变成了黑色。顾海滨和同事一粒粒数,总计8584粒。这让她觉得一下子“阔气了”:“湖南的酸性土壤很不利于稻谷的遗存。这里猛地冒出近万粒距今约8000年的炭化稻,真是奇迹。”

第二年冬天,城头山遗址又爆出大新闻:这里不仅发现了中国最早的城墙,还发现了距今约6500年的世界最早古稻田。古稻田里有灰白的稻蔸,还有一枚田螺壳。

2007年,就在距城头山不远的鸡叫城遗址,考古人员在沟底发现了深达数米的黑色土层。顾海滨进行浮洗时,筛子都被一层碎木屑似的东西堵住了。她在显微镜下一看,十分惊喜:“镜头下全是双峰乳突状的水稻植硅体。这是细碎的稻谷壳,就是我们今天说的谷糠。”如此巨量的谷糠从何而来?今年,鸡叫城遗址将启动令人期待的第三次发掘。

魔幻般的湖南大地,迅速成了全球考古学界聚焦的高光点,哈佛大学终身教授奥佛·约瑟夫等权威考古学家蜂拥而至。奥佛曾在西亚的一座山谷工作了近30年,揭开了小麦起源的秘密。他曾笑称自己有一个“狗鼻子”。1997年,他从一篇发表在美国杂志上关于玉蟾岩的文章中,“嗅”出了湖南的不同寻常。

3.论战中的“湖南之声”

若将现代人出现以来的15万年算作1小时,直到最后几分钟,农业生产才成为维系人类生存的主要方式。最后几分钟里到底发生了什么?农学家和考古学家孜孜以求答案,不断提出问题、解答问题。不断质疑与求证,才能逼近真相。

2007年,国际知名植物考古学家、伦敦大学学院考古学系教授傅稻镰发表论文,质疑河姆渡时期的稻谷遗存大多属于野生稻而不是栽培稻,引发了一场关于水稻起源的大论战。湖南,发出了自己的声音。

“傅稻镰主要对比稻谷遗存的粒型、基盘等。”顾海滨解释,“野生稻很聪明,为了避免种子被小鸟吃掉,种子成熟就立即掉落,因此它的小穗轴基盘光滑,便于种子脱落。人类不断挑选那些颗粒大且不容易落粒的植株进行栽培,因此栽培稻的基盘粗糙,种子不易掉落。湖南出土的炭化米粒比炭化稻谷更多,何不利用湖南掌握的资源找到一种更可靠的方法来区分野生稻与栽培稻呢?”

她找到了米粒上小小的胚。野生稻靠根系繁衍,栽培稻靠种子萌发。当稻谷吸水膨胀,胚部就会挤破谷壳吸收养分,长出幼苗。因此栽培稻的胚部比野生稻的胚部更大。顾海滨测定了八十垱等遗址里的水稻标本几千个数据,充分说明距今约8000年,湖南考古遗址出土的水稻已与现代栽培稻非常相似。

目前,顾海滨正和相关部门联手,通过DNA鉴定和分析找到万年古水稻的基因序列:“地球植物约有39万多种,人类万年间驯化的农作物其实并不多。研究驯化植物的基因可以提取重要的遗传信息,对于人类的食品安全有着重要意义。”

原来,那顿美味的早餐,是远古的“基因工程师”们赐予后人的宝物。幸运的是,今天的我们,也仍有着远古先民的胃。

《汉书·公孙弘传》云:“甘露降,风雨时,嘉禾兴”。“嘉禾”意即茁壮之禾,祥瑞之禾。其名背后,隐藏着人类驯化农作物的行为习惯:挑选那些基因更好的优质谷物进行制种培育。中国史志中,以“嘉禾”为地名者众多,今天,湖南郴州的嘉禾县,独占美名。

湘之稻,非常稻。 此刻,我们站立在见证了万年来人类伟大稻作工程的热土上,想象自己就是沐浴春风谷雨的一蔸嘉禾吧,它曾迎来先祖热切而惊喜的目光,挺立成万年长青的那株“父亲般的水稻”——这是一位湖南诗人给予湘之“稻”的由衷赞美。

大事记

中国稻作农业考古

从19世纪中叶达尔文的《物种起源》开始,西方就有学者从栽培植物的遗传变异和地理分布来研究农业的起源。稻作起源是国际考古学界和农学界的一个热门话题,“印度说”“东南亚说”等半个多世纪来一直争论不休。自上世纪70年代以来,中国关于稻作农业的一系列重大考古迅速改写历史。
 
1973年,浙江余姚河姆渡出土大量距今约7000年的炭化稻谷和原始耕作工具,比当时认为最早的印度的稻作历史早3000年。
1988年,湖南澧县彭头山早期新石器文化遗址,发掘出土了稻谷遗存,距今约9000多年,将中国的稻作历史推前了2000多年。
1993年至2005年,湖南省文物考古研究所对玉蟾岩进行了4次挖掘,发现了距今约14000-18000年的古栽培稻和原始陶片。
1995年,湖南澧县八十垱遗址发现距今约8000年的古水稻。
1996年,湖南澧县城头山遗址发现世界最早的古稻田,距今约6500年。
2004年,浙江余姚的田螺山遗址,出土了大量距今约6500年的古代稻谷。
2007年,湖南澧县鸡叫城遗址发现大量炭化谷糠和完好的灌溉系统。  
2012年至2017年, 浙江良渚古城遗址发现大量炭化稻谷及古水利工程。
2014年,湖南澧县宋家岗遗址考古发掘出土距今约9000年的炭化稻米。

评说

全世界有三个主要的农业起源地——我这里讲的农业主要是指谷物农业,是栽培作物。一个在西亚,这个地方是小麦与大麦的起源地。第二个就是中国,中国是小米和大米的起源地。小米是指粟、黍,主要在黄河流域起源和发展,后来成为中国北方的主要农作物。中国的长江流域是稻作农业的起源地。第三个是在美洲,美洲是玉米的起源地。它们都对后来古代文明的产生起了决定性作用。中国的文明代表了东方文明,它对周围的国家产生了非常大的影响。

稻谷作为食物的优势在哪里?它易于贮藏,填补冬季食物的匮乏。稻谷又是一种一年生的植物,种了以后等不了几个月就可以收获,到第二年开春又可以下种。要是别的植物,比如说水果或者是干果,像栗子、橡子,你把这些种子保存后播种,多少年以后才能结果,周期太长。谷类作物,包括水稻、小麦、玉米,都有这样一个共同的优点。

——北京大学考古文博学院考古学专业博士生导师  严文明
 
浮选出土的植物考古新资料显示,中国稻作农业起源可分四个发展阶段:距今一万年前后是稻作农业的孕育阶段,长江中下游地区古代先民在通过采集狩猎开拓更多食物来源的同时,开始尝试耕种野生稻。距今8000年前后是稻作农业形成过程的早期阶段。距今7000-6000年间的河姆渡文化时期仍处在稻作农业形成过程中,虽然稻作已成为社会经济中的重要组成部分,但仍无法取代采集狩猎。距今5000年前后的良渚文化时期稻作农业终于取代采集狩猎成为社会经济的主体。

水稻的驯化是在人类耕种行为影响下的漫长的植物进化过程,越来越多的考古发现证实,这个漫长过程的起点应该就在长江中下游地区。稻米粒形和胚部特征在现代野生稻与栽培稻之间,存在显著的差异,这就客观上为考古遗址出土稻谷野生和栽培属性的判别提供了前提条件。根据这些方法对遗址出土稻谷野生和栽培属性及演变速率的研究显示,长江中游地区似乎要快于长江下游地区,而且二者的差别是非常明显的。当然,这个比较的前提是,暂且不考虑由于判别方法的不同而造成的可比性问题。

——中国考古学会植物考古专业委员会主任、中国社会科学院考古研究所研究员 赵志军 

长江下游距今9000—8400年的湖西遗址、距今8000年的跨湖桥遗址和距今7000年的田螺山、罗家角遗址的水稻遗存小穗轴基盘栽培型比例分别占38.8%、41.0%和50.0%,明显低于长江中游的宋家岗的60%、八十垱的65.7%和城头山的68.4%,表明早期两地的水稻驯化速率是有差异的,暗示长江中游和长江下游水稻具有独立的起源和驯化途径。

长江中游的驯化开始要早于长江下游,长江中游栽培起始时间可追溯到距今12000-9900年以前。与该地域的新石器时代早期发现的年代基本一致,年代可能要早于下游地区。但两地均有完整的驯化历程(从野生到栽培),且驯化速率不同,表明两地可能是相互独立的驯化中心。

——中国考古学会植物考古专业委员会主任委员、浙江省文物考古研究所科技考古中心主任 郑云飞




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