刘莉等：石峁遗址出土陶、石器功能反映的礼仪和生计活动

#头条创作挑战赛#

石峁城址是四千年前中国北方城市发展初期阶段的一个主要中心遗址。本文对石峁遗址的东门和韩家圪旦居住区出土的件陶、石工具进行了微痕和残留物分析，以便了解遗址中不同区域的经济和政治活动的多样性。分析结果显示，两地点出土的石器功能既有相同之处，也有明显区别，并在一定程度上代表两地点人群活动特点。东门的石刀和石杵具有厨房用具的特征，包括制作发酵酒一类的食物，可能与宴饮备餐有关。韩家圪旦的多种类型陶、石工具显示出比较复杂的使用功能：有些专用于收割谷物、加工韧皮纤维或加工粟黍，有些为厨刀，还有一些为多功能工具；其中有些工具也具有加工发酵食物的特征。制作发酵食物的原料主要包括红曲霉、大米、粟黍及小麦族植物，可能与酿造红曲酒等食物有关。这些结果丰富了我们对石峁东门的礼仪性功能及其城内居民生计模式的了解，有助于进一步探索城市发展初期城内不同区域的社会生产分工问题。

一　前言

对考古遗存中的工具进行功能性分析可以帮助我们了解古代社会的生产方式和饮食传统。传统考古学对于工具的研究一般基于类型分析，并由此对某一类型石器的使用功能进行整体推测。但是近年来在科技考古学发展的推动下，研究者更加注重对个体器物的使用微痕以及附着在表面的残留物进行抽样分析，以此了解工具的使用功能。微痕—残留物分析的结果显示，同一类型的工具往往具有不同的功能，或同一工具可能具有多种功能。因此，需要对数量较多的不同类型工具进行综合性的科学分析，方能了解其使用功能的多样性。这一研究方法对于社会性质比较复杂的大型遗址尤为重要，石峁便属于这一类遗址。

石峁遗址规模宏大，结构复杂，有明显的阶层分化特征。遗址内的建筑遗存既有礼仪性功能、军事性防御设施、贵族宫殿区、居民居住区，也有手工业生产的遗存，显示为地域性的政治经济中心，同时也表明，石峁正处于城市化进程中的初期阶段。自从查尔德在1950年首次提出“城市革命”这一概念，城市起源就成为考古学界的经典性研究课题。因此，石峁遗址性质的研究，对于探索中国早期城市化进程十分重要。

查尔德对于城市的定义主要是根据当年所知的近东、南亚和中美洲地区的考古学资料；在他所列举的衡量城市出现的十个标志中，最先强调的是人口集中的大型聚落和专业化生产和分工。这类分工包括手工业生产和农业生产之间的关系。查尔德认为，城市与乡村有人口结构的区别，虽然大部分居住在城市的人口仍然是农民，耕种附近的田地，但是城市人口中的重要组成部分还包括专业手工业生产者、商人、管理人员和神职人员等。因此，城市不同于之前聚落的一个重要特征，是从事生产活动人口的分化。值的注意的是，查尔德在提出城市革命这一概念时，并未包括中国考古学资料。自从20世纪70年代以来，学者们讨论中国早期城市起源问题时，主要关注中国早期城市的礼仪性和政治性功能。例如，张光直先生认为中国初期的城市，不是经济起飞的产物，而是政治领域中的工具，是统治阶级用以获取和维护政治权力的工具。这一观点揭示了中国城市起源的某些特殊性，但是我们一直缺乏对早期城市中各个阶层人口生计方式的了解，因而限制了对城市起源过程的全面分析。本项目的研究目的正是为了填补这一空白。石峁遗址的兴盛时期正处于中国北方城市发展进程中的初始阶段，对遗址中不同地点出土的生产和生活工具进行功能性分析，有助于了解石峁遗址不同区域中经济和政治活动的多样性。

本文分析了19件石、陶质工具，来自石峁东门（5件）和韩家圪旦（14件）。东门是具有军事防御性和礼仪性的地点，而韩家圪旦位于内城，是居住区，这两个地点出土的石器功能的区别有助于我们了解石峁城址内不同人群在不同区域的经济活动异同。本项目分析的工具类型包括石刀（6件）、陶刀（1件）、石斧（1件）、石杵（3件）、石铲（1件）、打制石刃（3件）、打制石片（4件）。（表一）我们对所有的标本都进行了微痕和残留物分析。

二　分析方法

正确鉴定古代工具的使用功能主要依靠与现代实验标本进行比较，因此近年来我们进行了多次石器微痕和残留物分析的实验考古学研究。我们使用不同石料制成切割工具进行实验，包括用石刀、石镰收割多种禾本科植物、切肉、刮皮等工作；用磨盘磨棒碾磨加工不同植物种子或根茎，然后观察刃部或碾磨面的微痕；并根据这些实验结果建立了石器微痕对比标本数据库，其中一部分研究成果已经发表。为了对工具和陶器残留物进行微植物遗存分析，我们收集了东亚等地区的1000多件植物标本，并对其中重要的植物种子、块根和茎叶制作了300多件淀粉粒、植硅体和纤维的对比标本。另外，我们也提取实验工具表面的残留物进行淀粉粒和植硅体分析，由于刀和镰的功能可能与收割植物有关，我们还特别对植物茎叶进行了淀粉粒和植硅体分析，并发现茎叶中也存在粒形较大的淀粉粒，与种子中的储存淀粉粒接近，貌似小麦族和黍族。因此，用于收割谷物或其他植物茎叶的石器上，有可能出现类似谷物种子的淀粉粒，这一观察与之前其他研究者的分析结果一致。近年来，我们将残留物分析的领域扩展到发酵食物遗存，包括分析酿酒过程中淀粉粒的损伤形态，植硅体的组合，以及与酿酒有关的真菌遗存（霉菌和酵母）。上述这些资料保存在斯坦福大学考古中心实验室和中国社会科学院考古研究所，作为我们对古代器物进行分析的对比标本。

本项目分析的石峁出土器物，在发掘之后都已经过清洗。为了最大限度地排除污染，每件标本都首先用蒸馏水清洗，之后使用超声波震荡器震荡6分钟提取残留物。从残留物中提取和分析微体化石（包括淀粉粒、植硅体、纤维、真菌等）的步骤如下。（1）EDTA（Na2EDTA·2H2O）清洗法，在装有残留物的试管中（15毫升）加入4毫升0.1%的EDTA溶液，在振荡器上振荡2小时，以便分散沉淀物，然后添加蒸馏水，以1500转/分的速度离心5分钟，倾倒上清液。（2）重液分离法，向试管中加入4毫升比重为2.35的多钨酸钠（sodium polytungstate），以1000转/分钟的速度离心15分钟。用移液管小心地从每个试管中取出顶部1～2毫米的有机物层，转移到新的15毫升试管中，然后加满蒸馏水，以1500转/分钟的速度离心5分钟，以便浓缩试管底部包含有微体化石的溶液，倾倒上清液。再重复两次此清洗过程，移除剩余的重液。（3）吸取分离后的残留物溶液滴在干净的载玻片上，干燥后滴加50%甘油溶液，加盖玻片，并用指甲油封片；待指甲油干后，再封第二次，这样可以更好地保存标本中的液体。（4）微植物和微生物记录使用蔡司生物显微镜（Carl Zeiss Axio Scope A1），配备有微分干涉相差（DIC）及偏振光装置，并配有数码相机（AxioCam HRc Rev.3）记录影像。在对所发现微体化石进行定量分析时，采用两种方法：每件标本中的数量和在器物上的出现率（ubiquity）。后者的方法为：具有某种微体化石类型的器物数量÷器物总数。使用配置有偏光和DIC装置的蔡司生物显微镜观察和记录淀粉粒和植硅体，放大倍数为200×、400×。

淀粉粒、植硅体、动植物纤维及真菌的鉴定主要根据斯坦福大学考古中心的现代标本资料，同时参考已发表的文献资料。

石器微痕的采集使用PVS（Polyvinyl siloxane聚乙烯硅氧烷）取模法，这一方法可以解决石器体积大，不易直接使用高倍显微镜观察，以及无法在考古工地或库房进行显微观察的困难，也有利于较长期保留微痕标本，是目前石器微痕研究较广泛使用的方法。本研究课题所观察的微痕类型主要包括光泽亮度（低、中、高）、光泽区连接形态（polish reticular pattern）、光泽区地形（polish topography）、线状痕形态（striations）、线状痕剖面（V形或U形）、微观凹坑（pitting）和表面微观地形等（surface micro-topography）等。微痕观察使用蔡司金相显微镜，放大倍数为100×、200×。对微痕模式的鉴定根据我们的实验标本以及以往发表的有关文献。

三　石峁东门工具上的微痕及残留物分析

（一）石峁东门石器微痕特征

我们于2014年提取了5件东门的石器微痕和残留物标本，包括4件细砂岩石刀和1件小型砂岩石杵。石刀出土于探沟TG10（位于门道的门塾之间）和TG12（位于外瓮城内侧），石杵出土于F7房屋内。（图一）

4件石刀刃部的微痕形态比较类似，显示普遍有中度磨光，但也有少量高度磨光，并在光泽区普遍有边缘磨圆形态；仅见少量U形的细线状痕，呈斜向或垂直向分布；有少量微型凹坑。这些石刀上不见实验标本中用于收割禾本科植物形成的大量长而直的线状痕，说明不是收割工具，而可能用于切割软质植物，运动方向主要是斜向。石杵的端面凸凹不平，少数高端处有低度或中度磨光，有些磨光处有细线状痕，说明这件杵用于捣磨软硬不同的物质。同时在一些高端面也见到粗而长的V形线状痕，可能是使用时杵与石臼偶尔摩擦形成。（表二，图二）

（二）石峁东门石器上的淀粉粒遗存

东门的5件标本中共发现182颗淀粉粒。其中148颗（占总数81.3%）可根据淀粉粒的表面形态和长度（通过脐点的最长径）分为4个类型，与现代植物标本比较后可鉴定种属来源。Ⅰ型为小麦族（Triticese），Ⅱ型为黍族（Paniceae），Ⅲ型为水稻（Oryza sp.），Ⅳ型为百合属（Lilium sp.）。所有标本上的绝大多数淀粉粒（N=159；占总数87.4%）都有损伤特征，可分为两类。第一类的形态包括深沟、微型凹坑、边缘缺失等（N=156；占总数85.7%），与淀粉粒受到微生物（如淀粉酶）分解后表现出的特征一致，尤其类似经过酿酒发酵的损伤形态。第二类为糊化淀粉粒，只在一件石刀（SM-SKN2）上发现（N=3；占总数1.6%）；表现为粒形膨胀变形，消光十字完全不见，与高温蒸煮的结果一致。在实验考古中，根据对黍亚科植物茎叶以及收割这些植物的石器表面残留物的分析，类似Ⅰ型和Ⅱ型的淀粉粒也少量存在于狗尾草、粟黍及薏苡的茎叶中和收割石器上。但是根据上述微痕分析和植硅体分析（见下文），东门的4件石刀未显示用于收割禾本科植物的证据，因此基本可以排除其残留物中的Ⅰ型和Ⅱ型淀粉粒来自茎叶的可能性。以下详细描述淀粉粒形态（图三为现代淀粉粒对照标本，图四和表三为东门石器上淀粉粒的形态记录）。

Ⅰ型：小麦族淀粉粒（Triticeae；N=67；占总数36.8%），见于4件石刀，但不见于石杵（出现率80%）。颗粒长度范围15.01～34.88微米，粒型为圆形或椭圆形，其三维形状为透镜体，一般可见隐约层纹，脐点居中，消光十字呈“×”或“十”形。这一类型是小麦族植物种子的典型淀粉粒，包括栽培小麦和大麦，也见于中国北方的冰草属（Agropyron）和赖草属（Leymus）等野生小麦族植物。这些野生和栽培种类种子中的淀粉粒形态相似，很难进一步区分（图四：1与图三：1比较）。分析Ⅰ型淀粉粒的来源问题需要考虑以下因素。（1）绝大多数Ⅰ型淀粉粒都有明显的损伤特征，与酿酒发酵过程中受到淀粉酶的分解的形态一致。（2）石峁以及周边河套地区龙山时期的遗址中至今尚未发现栽培小麦或大麦的大植物炭化遗存。据此，发现在东门石刀上的Ⅰ型淀粉粒有可能来自野生小麦族种子，或非本地种植的大麦或小麦，与石刀所接触的发酵麦类食物有关。

Ⅱ型：黍族淀粉粒（Paniceae；N=13；占总数7.1％），见于3件石刀和一件石杵上（出现率80%）。粒型为多面体或近圆形，裂隙呈Y、V、直线或放射线形，脐点居中，消光十字臂直、无层纹，长度范围8.9～19.74微米。这些型态类似于黍族种子中的淀粉粒，尤其与粟（Setaria italica）和黍（Panicum miliaceum）相近（图四：2与图三：2对比）。因此Ⅱ型淀粉粒很可能来自粟黍。Ⅱ型淀粉粒中也包括高比例的类似酶分解造成的损伤颗粒，与Ⅰ型淀粉粒的情况一致，应与石器接触了发酵的粟黍有关。

Ⅲ型：水稻淀粉粒（Oryza sp.），以复粒聚合体的形式出现（单粒N=49；占总数26.9%；复粒聚合体N=9），见于所有5件工具上（出现率100%）。聚合体中的单粒淀粉粒大多数边缘模糊，但凡能够分辨粒形者，均为多边体；在偏振光镜下可见双折射光泽，但不见消光十字；长度范围2.91～8.05微米。这些特性与大米在酿酒发酵实验中显示的损伤一致（图四：3、4与图三：4对比）。因此，Ⅲ型淀粉粒的特征也说明石器接触了发酵的大米。

Ⅳ型：百合鳞茎淀粉粒（Lilium sp.N=9；占总数4.9%），出现在一件石刀和石杵上（出现率40%）。粒型为规则或不规则的椭圆形，脐点极为偏心，消光十字弯曲；同时也有圆形，脐点居中或稍偏心；长度范围15.52～55.36微米。（图四：5、6）这些形态与百合属（Lilium）鳞茎淀粉粒相似。陕北以出产山丹百合（Lilium pumilum）著名，石峁所属的高家堡镇一带的山地多见。Ⅲ型淀粉粒的形态与我们标本库中采自陕北的山丹百合类似。（图三：5）Ⅳ型淀粉粒中只有少数显示损伤特征，难以判断是否经过发酵。

此外，每件标本中都有少量具有块根或块茎植物的淀粉粒，粒形为圆形或多边形，脐点多偏心。其中有些可能是百合，也有一些可能来自其他植物，但目前无法鉴定。（图四：8）

总之，四件石刀上的淀粉粒组合比较一致，主要来自小麦族（野生或栽培）、稻米、粟黍、百合鳞茎、以及未知种属的块根或块茎植物。石杵上的淀粉粒来自粟黍、稻米、百合及未知种属的根茎。残留物中的谷物种子与根茎淀粉粒与微痕分析显示捣磨软质物质的特征可相互印证。绝大部分小麦族和粟黍，以及全部稻米淀粉粒都具有淀粉酶分解的损伤特征，但极少有蒸煮所致糊化淀粉粒（石刀标本SKN2；图四：7与图三：8、9对比）。说明这些工具接触的主要是未经长时间蒸煮的发酵食物。

（三）石峁东门石器植硅体、炭屑及纤维遗存

东门的5件石器上发现少量植硅体（N=66），其中明确属于禾本科植物只有2个，为长方形瘤状纹饰型（1个）和扇型（1个）。有少量可能来自菊科的不透明穿孔片状（N=2）和真双子叶植物的毛细胞（N=2）。完全不见黍族中常见的哑铃型、十字型或颖壳中的各种类型。相反，标本中有不少来自其他植物，包括木本植物（N=30；占总数45.5%）的管胞（N=4；6.1%）和表皮细胞（N=26；39.4%），但无法进一步鉴定。另外，有些植硅体缺少鉴定特征（如硅化骨架），有些在我们的对比标本中或文献中找不到类似的形态，目前无法鉴定。除此之外，在5件工具上都发现微型炭屑（N=138），植物韧皮纤维（N=26）和类似羊毛的纤维（N=5）。羊毛的特征为圆形横截面和表面由层层重叠的鳞片组成，这是其他纤维所没有的结构。韧皮纤维是从某些双子叶植物茎周围的韧皮部分获取的纤维，在旧大陆主要包括亚麻、荨麻、苎麻、黄麻和大麻等，其特点为纤维表面往往具有分段的横向节点。（图五：10，表四）大麻广泛分布在中国北方，也见于高家堡镇一带，是传统纺织的重要原料，石峁皇城台曾出土有炭化纺织品，但未鉴定具体种属。由于根据表面形态区别不同植物纤维的方法有较多争议，超出本文研究范围，因此我们将残留物中的韧皮纤维归为一类进行分析。

石刀上属于禾本科的植硅体数量极少，尤其是缺乏具有黍族特征的植硅体，说明不是收割谷物的工具，这一现象支持微痕的分析结果。5件工具上有较多微型炭屑的存在说明其使用环境与用火有关，例如炉灶，因此推测可能是用于加工食物的厨用工具。残留物中管胞和表皮细胞不具备进一步鉴定种属来源的特征，但如果其中有些来自木质部分，也许是与石刀和杵配合使用的木质工具，如案板和木臼。纤维会在空气中传播，如果标本中出现少量纤维，并不一定直接反映器物的使用功能，但也许间接反映周围环境。东门石器上的纤维主要来自麻或木本植物的韧皮，不见人造纤维，鉴于现代很少用麻纤维制衣，可排除这些韧皮纤维是发掘出土后污染的可能性。少量的羊毛纤维来源很难确定，有可能是古代遗存，但也不能排除是现代污染。因此，石刀上的植物韧皮纤维应主要为古代遗存，有可能与纤维质的厨用工具及使用工具者的衣服碎屑有关，而不太可能是石刀加工的对象。

（四）石峁东门石器上的真菌遗存

由于真菌存在于自然界，在器物中有少量的出现可以忽略不计；但是如果数量较多，并具备与食物发酵有关菌种的特点，则与使用功能有关。东门的5件石器上发现大量真菌单位（N=488），包括菌丝、菌丝体、孢子囊、孢子和酵母细胞。（表五）其中可以鉴定种属来源的绝大部分是红曲霉（Monascus sp.）。红曲霉有产生红色色素的性能，常作为天然食物色素，它也有抑菌防腐的作用，并具有多种药用功能。红曲霉常用于加工食物，包括酿酒、煮肉、制腐乳等，用之酿酒可产出色泽鲜艳的红酒。红曲霉在生长过程中能够产生多种酶类，如淀粉酶、糖化酶、糊精化酶、麦芽糖酶、蛋白酶、果胶酶等，具有与米曲霉（Aspergillus oryzae）接近的糖化功能。红曲霉生长的最适pH值为3.5～5.0，尤嗜乳酸，生长的温度为26℃～42℃，最适温度为32℃～35℃，能够耐受10%的乙醇。红曲霉属包括若干种，用于发酵食品的主要有紫色红曲霉（M.purpureus）和红色红曲霉（M.anka）。其中紫色红曲霉是制曲酿酒的主要菌种。

红曲霉的菌落初期为白色，老熟后变成淡红色、紫红色或灰黑色，因种而异。红曲霉的繁殖分为无性和有性两类。在无性繁殖周期中，分生孢子产生分枝并形成菌丝体的细丝。菌丝有横隔，多核，分枝多且不规律，分生孢子着生在菌丝及分枝的顶端，单生或生出2～6个成链状，称为分生孢子梗。有性繁殖周期包括雄性细胞核迁移到含有雌性细胞核的子囊原中；形成中的子囊被交织的子囊原菌丝包围，同时子囊又被封闭在由菌丝生成的闭囊壳中。总体来看，红曲霉的闭囊壳呈球形，有长短不一的柄，内散生多个子囊，子囊呈球形，含8个子囊孢子，成熟后子囊壁解体，孢子留在闭囊壳内。成熟后的闭囊壳破裂，释放出子囊孢子。紫色红曲霉的菌丝直径3～7微米；分生孢子大者为球形（直径6.5～8.5微米）、小者为球形或卵圆形（直径3～4微米）；闭囊壳为球形（直径25～75微米）；子囊孢子椭圆形（5～6）×（4.5～5）微米。（图六：12、13）红曲霉生长过程中的这些特征可以在石器残留物中找到相应的形态。

残留物标本中的红曲霉主要为圆球形或椭圆球形的闭囊壳，大多数为橘红色、褐色或灰黄色（n=255；占总数52.3%），在显微镜下看起来没有现代标本中的红曲霉鲜艳，可能是年代久远所致。闭囊壳内一般可分辨出子囊或子囊孢子，处于成熟阶段（图六：3）；有些可见交织的菌丝，处于未成熟阶段（图六：2）；有些已经成熟破裂，其内部的大部分子囊孢子已被释放。（图六：4）标本中也有大量的菌丝和菌丝体（n=170；占总数34.8%），大多数比较破碎，只有少数保存较好。这些菌丝有些呈分枝状，有些显示有横隔，有些顶端生长出链状的分生孢子（图六：5），也有些与生长中的闭囊壳相连。（图六：1）这些特征都与文献中有关红曲霉生长过程的描述相符，也可以在我们的现代红曲霉的对比标本中看到，尤其是未成熟或成熟的闭囊壳。（图六：12、13）

另外，标本中还出现少量其他霉菌。有些呈黑色球形孢囊，内含小型孢囊孢子（图六：6），这些形态与根霉（Rhizopus sp.）或毛霉（Mucor sp.）近似。另外，还有一些菌丝透明无横隔，顶端开始膨大形成顶囊（图六：7），也有呈群组的小孢子（图六：8），其形态类似曲霉（Aspergillus sp.）。但是由于数量少而且破碎，这些特征并不足以确定其种属来源。

根霉和曲霉同样是酿酒制曲的主要菌种，现代酿造红曲酒时往往会加入这两种霉菌，以便增加糖化力，在我们的现代红曲霉标本中也存在少量其他菌种。因此，石峁的红曲霉与根霉和曲霉共存的可能性很高。红曲霉在石峁东门标本中的数量和出现率都占所发现霉菌中的绝对优势，因此可以确定它是食物发酵中起主导作用的菌种。

每件标本上都发现有或多或少的酵母细胞（N=45），形态为圆形或椭圆形，直径4.27～11.16微米，平均7.76微米；单独出现或呈聚集状态；有些可见细胞表面有小型凸起，类似芽殖的初期形态。（图六：9、10）这些细胞的形态类似酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），是用于酿酒的最主要酵母。我们曾对石峁附近农民所酿小米浑酒进行过DNA测序，发现其中最主要的酵母菌为酿酒酵母，其形状为圆形和椭圆形，直径为3.47～12.16微米［23］，与东门标本中的酵母细胞接近。因此，石峁遗址工具上发现的酵母细胞很可能也是酿酒酵母，但还有待将来进行DNA测试。

（五）石峁东门石器功能分析

综合东门出土石刀和石杵上的各项分析结果，可以肯定这些石器是具有比较特殊功能的厨房用具。证据为：（1）石刀使用面的微痕显示，其功能与收割谷物无关，而是用于加工较软质植物类食物；（2）5件石器上的植硅体中都没发现具有鉴定意义的黍族茎叶或颖壳，而是存在可能属于木本植物的植硅体，或许来自厨用木质工具（案板或木臼）；（3）每件石器上都有较多微型炭屑，说明使用环境接近炉灶；（4）淀粉粒分析证明5件石器上都有发酵食物，以麦类、稻米、粟黍为主，同时也包括百合一类的根茎类；（5）每件石器上都有丰富的真菌单位，包括红曲霉、酵母细胞和少量其他霉菌，都是制作发酵酒过程中存在的菌种。因此，进一步肯定了上述分析所做出的推测，证明这些工具与加工发酵食物有关。由于利用红曲霉制曲的原料一般为大米，而每件工具中都具有稻米淀粉粒与红曲霉共存的现象，因此，石器所接触的发酵食物可能包括以大米为主的酿酒原料。

需要特别指出的是，残留物中能鉴定为稻米淀粉粒的数量很低，但其出现率（100%）超过小麦族和粟黍（均为80%）。根据我们的酿酒实验，当多种粮食作物（包括大麦、小麦、粟、黍、薏米、大米、根茎类等）经过同样的发酵过程后，稻米淀粉粒受损伤的程度最高，而且往往失去鉴定特征。稻米淀粉粒的粒形很小，受到淀粉酶分解破坏后很难辨认。另外，淀粉包括支链淀粉和直链淀粉两类，其比例在各种谷物中有所不同。在酿酒发酵过程中，由于淀粉酶的水解作用，支链淀粉比直链淀粉更容易转化为糖，因而产出更醇香的酒。因此，含支链淀粉比例高的谷物更适于酿酒。与麦类和粟黍比较，大米淀粉中的支链淀粉比例较高（约82%），尤其是糯米，可达到98%～100%。这一原理可以解释稻米在传统发酵酒中作为主要原料的原因，同时也可以解释残留物中稻米淀粉粒少且难以辨认的情况。糖化率高则意味淀粉粒被酶解的程度高，也就是说大米淀粉粒在糖化发酵过程中大都转化为糖了。

另一个问题是，东门石器上的酿酒原料代表了酿酒过程中的哪一步骤？出现在石刀和石杵上淀粉粒中的损伤特征基本属于淀粉酶水解结果，极少发现大片糊化体的现象，说明残留物应该不是来自酿造后经过加热的酒液，因此石刀和石杵可能用在制作发酵酒或其他食物步骤中的初期阶段，如加工固体状态的酒曲。石刀是在城门一带的探沟中发现，应为石峁晚期城门附近居民使用的工具。石杵出土于城内F7房屋内，应与该房屋的功能有关。F7是位于东门南墩台西侧一座庭院中的主体建筑。室内面积约10平方米，室外院落以石板铺地，上面有黑色草木灰和红烧土等烧火遗迹。F7内出土陶器包括花边罐、细绳纹高领鬲、大口尊等器物。根据器形判断年代为石峁晚期阶段，约公元前1900年—前1800年。F7内出土的陶器包括炊具、盛食器和储藏器，石杵上有发酵物的残留，说明这一建筑可能与备餐和酿酒有关，而房屋外的石板地和烧火遗迹似乎也意味着这座庭院是一个举行宴饮集会活动的特殊场所。由于我们还没有对东门出土陶器进行残留物分析，目前尚不能确定这些利用红曲霉和大米制成的发酵物只是用来酿酒，还是也用于煮肉，或是二者均有。

四　石峁韩家圪旦工具微痕及残留物分析

韩家圪旦地点位于石峁城址内城中部偏东的一处山峁，与皇城台隔沟相望，是一处重要的居址与墓葬交错分布区域。该地点早期为居址，房屋以高低错落的窑洞为主，晚期成为墓地。本文分析了14件工具的微痕和残留物，其中一件石刃（HJ-BLD2）上没有发现微体化石，微痕分析也不见使用痕迹，其表面布满不规则形状的原生晶体，与其他石器的使用痕迹截然不同，可视为对比标本。其余13件包括陶刀（1件）、石刀（2件）、石杵（2件）、石斧（1件）、石铲（1件）、石刃（2件）和石片（4件）。（图七）这些石器多出土于房屋内或周围，其功能应该反映石峁遗址早期阶段居住在城内人口的生计模式。

（一）韩家圪旦工具微痕特征

韩家圪旦的陶、石器，种类比较多样，微痕也比较复杂，以下根据器形分类讨论。（表六）

陶刀（HJ-PKN1）：1件，用陶片制成，刃部打制，中心部稍凹，为使用所致。显微镜观察可见长而宽的线状痕，斜向分布（图八：1），可能用于收割谷物。根据使用面集中在刀刃的中心部位，收割的方法应为“掐穗”法。我们2015年曾在石峁做过收割粟的实验，使用石片掐穗，收获成熟的谷穗。工作30分钟后，石片刃部的使用部分形成一浅凹坑，与这件陶刀工作面的形状类似。

石刀（HJ-SKN1、HJ-SKN2）：2件细砂岩石刀的微痕模式相似，刀刃侧面平整，有U形细线状痕，多方向分布，有低度至中度光泽，可能用于加工较软的植物类物质。（图八：2、3）

石杵（HJ-PS1、HJ-PS2）：2件砂岩石杵形制近似，端部都有类似的使用痕迹。显微镜观察可见端部表面高低不平，只在高端面存在低度到中度磨光。在一些磨光处可见长而细的线状痕，在PS2上还可见一些磨平的石英晶体。两件石杵都是用于捣磨软硬不同的植物类物质，为多功能工具。（图八：4）

石斧（HJ-AX1）：1件，石料不详，刃部表面平整，有少量短线状痕，与刃部垂直分布。低度至中度磨光，并有少量微型凹坑。体积较小，微痕特征显示可能用于加工较软的植物。（图八：5）

石铲（HJ-SP1）：1件，砂岩，表面平整，刃缘部有少量线状痕，垂直分布，但侧面不见；低度至中度磨光。可能加工较软质植物。（图八：6）

石刃（HJ-BLD1-3）：3件燧石石刃中，一件（BLD1）刃部有长而细的线状痕和中度磨光，可能用于收割富含硅质的植物（图八：7）；一件（BLD3）刃部的使用面十分平整，有中度至高度磨光，但无线状痕，也许和富含硅质的软质植物有关。（图八：9）另外一件（BLD2）表面为高低不平的原生石英岩结构，无使用痕迹（图八：8），作为对比标本。

石片（HJ-FLK1-4）：4件石片（燧石和石英岩）中，两件（FLK1、FLK2）的微痕相似，仅有低度至中度光泽，没有线状痕，可能用于加工软质植物。（图八：10）一件（FLK3）有较多线状痕，大多数为长而细的U形，少数为粗而短的V形，多方向分布，中度至高度磨光，可能用于收割植物及其他较硬的物质。（图八：11）一件（FLK4）刃部一侧无使用微痕，另一侧有少量细线状痕，竖向分布，并见中度磨光和小面积的高度磨光，类似初始阶段的镰刀光泽，可能用于收割或加工富含硅质的植物。（图八：12）

总之，根据微痕来看，13件工具中可能用于收割谷物或加工植物的包括1件陶刀（HJ-PKN1）、2件石刃（HJ-BLD1、HJ-BLD3）和2件石片（HJ-FLK3、HJ-FLK4）。陶刀是收割工具，但石刀不是，石铲不用于挖土，小型石斧不用来砍树，石刃和石片都可能与植物有关。虽然这些工具都表现出加工植物的特征，但不能排除其中有些可能与加工肉类有关，是多功能工具。但是，如果想要得到每件工具更具体的功能信息，必须结合残留物分析的结果。

（二）韩家圪旦工具上的淀粉粒遗存

所分析的13件工具上共记录883颗淀粉粒，根据形态，可分为5种类型，其中Ⅰ-Ⅳ型与东门淀粉粒中的Ⅰ-Ⅳ一致，但Ⅴ型淀粉粒不见于东门。淀粉粒中有379颗（42.9%）显示损伤特征，绝大多数类似碾磨或微生物侵蚀的结果（N=347；占总数39.3%）；但也有少量为蒸煮造成的糊化损伤（N=32；占总数3.6%）（图九：10），说明这些工具也接触过熟食。（表七）

Ⅰ型为小麦族，出现在11件工具上（N=127；占总数14.4%；出现率84.6%），长度范围3.68～36.92微米。小麦族种子中的淀粉粒中包括两种形态，A型为大的透镜体，B型为一般小于10微米的圆形和椭圆形。标本中Ⅰ型淀粉粒中绝大多数为A型，长度范围3.68～36.92微米。有3件标本中（1件石斧，2件石片）出现Ⅰ型淀粉粒群组，包含有A型和B型（图九：1、2），本文仅统计A型，未包括B型的数量和长度范围。由于只有在小麦族种子中这两型淀粉粒才同时存在，我们可以推测，这3件工具是接触了野生或栽培的小麦族种子。

Ⅱ型为黍族，应包括粟和黍，出现在11件工具上（N=388；占总数43.9%；出现率84.6%）。长度范围4.22～25.11微米。其形态与粟和黍相似，但个别颗粒长度范围超过粟，可能由于淀粉粒受到损伤而变形。大多只以单粒形态出现，但在2个石片上发现4个群组状态。现代标本中粟黍种子的淀粉粒也常见群组状态，因此也说明这些工具接触的是种子。尤其需要指出，在1件石杵（HJ-PS1）和1件石铲（HJ-SP1）上发现大量Ⅱ型淀粉粒，每个标本上都至少有数千粒，其密度之高十分罕见，但每个标本仅测量了100多粒，目的是记录长度范围，而实际存在的数量要比记录数量高得多。显然，标本中黍族淀粉粒是数量和出现率最高的类型。（图九：3-5）

Ⅲ型为稻米，发现在5件工具上（N=188；占总数21.4%；出现率38.5%），长度范围2.9～8.14微米，一般以复粒群组的形态出现（N=33），但也有个别为单粒形态。（图九：7、8）除个别颗粒显示清晰的消光十字（图九：7），可与无损伤状态的稻米淀粉粒比较（图三：3），其他都与东门的Ⅲ型淀粉粒一致，颗粒的边缘比较模糊，不见消光十字，但其多边体的颗粒及复粒组合形态都具有稻米淀粉粒的基本特征。

Ⅳ型为百合，出现在6件工具上（N=20；占总数2.3%；出现率38.5%）。长度范围9.98～49.34微米，其特征与东门出土的Ⅳ型百合淀粉粒一致。（图九：6）

Ⅴ型为豆类，可能为野豌豆（Vicia sp.），发现在一件石片（HJ-FLK4）上（N=27；占总数3.1%；出现率7.7%）。其特征为椭圆形或近圆形，中心部位有大片凹陷，消光十字臂往往较多，如有损伤，中心部位呈现大片黑暗地区；以单独颗粒和群组的状态出现；长度范围4.01～48.61微米。这些形态特征都见于我们现代标本库中来自黄河流域的野豌豆（长度5.17～45.38微米）。（图九：9）野豌豆在中国北方地区广泛生长，石峁所在的高家堡镇一带也是如此。同时石峁遗址的浮选标本中发现少量炭化野豌豆，可支持淀粉粒的鉴定。

总之，韩家圪旦工具上淀粉粒的组合基本和东门一致，以粟黍、小麦族、稻米和百合为主，同时韩家圪旦还有野豌豆。

（三）韩家圪旦工具上的植硅体及纤维遗存

13件韩家圪旦的工具标本中，有10件包含植硅体。另外3件是发现大量粟黍淀粉粒的石杵（HJ-PS1）和石铲（HJ-SP1），以及一件石刃（HJ-BLD3）。

共记录124个植硅体，其中数量在10个以上的标本只有3件：陶刀（HJ-PKN1；N=63）、石刀（HJ-SKN1；N=25）和石片（HJ-FLK4；N=10）。陶刀上的植硅体基本来自禾本科植物，包括黍族中形态多样的哑铃型、十字型和颖壳植硅体（N=28），同时也有早熟禾亚科的绞合树枝型（N=2）。这两类植硅体与该标本的淀粉粒组合主要为Ⅰ型小麦族和Ⅱ型黍族的情况吻合，同时与陶刀微痕显示为掐穗收割谷物的功能一致。另外，石片（HJ-FLK4）上也有少量禾本科颖壳和哑铃型植硅体，淀粉粒组合主要为小麦族和粟黍，其刃部微痕显示有高度磨光，类似初步形成的镰刀光泽，因此也与收获谷物有关。我们可以基本确定，陶刀和石片（HJ-FLK4）的功能主要是收割粟黍，或许也包括小麦族一类的谷物。石刀（HJ-SKN1）标本中虽然有较多的植物茎叶植硅体，但不能确定来自谷物，其微痕模式也与收割谷物不符，淀粉粒组合中有大量小麦族、黍族和稻米类型，其中有糊化淀粉粒。因此，这件石刀很可能是一件厨刀。（图一〇：1-14，表八）

6件标本中发现有纤维，除了1例可能是羊毛之外，全部是植物韧皮纤维（N=125），并且集中出现在1件石杵（HJ-PS1；N=32）和1件石刃（HJ-BLD3；N=78）上。（图一〇：15-17，表八）这件石杵上除了纤维之外，还发现有大量粟黍淀粉粒，但无黍族植硅体，因此推测是一件多功能的工具，既用于加工纤维制品，又用于捣磨粟黍。另一件有大量纤维的石刃上只发现2个淀粉粒，可以忽略不计。微痕分析显示刃部有中度至高度磨光，推测与加工富含硅质植物有关。因此推测这件工具可能专门用于加工植物纤维。

(四）韩家圪旦工具上的真菌遗存

在韩家圪旦的6件石器上发现有真菌（N=93），包括霉菌的菌丝、菌丝体和孢子囊。其中霉菌数量超过35的有2件，为石刀（HJ-SKN1）和石刃（HJ-BLD1）。其他几件标本上只有零星发现（N=1-7）。（图一一，表九）具有鉴定特征的霉菌只有红曲霉闭囊壳（N=35），集中出现在石刀标本中（N=34）。这件石刀还发现有较多淀粉粒（N=107），包括小麦族、粟黍、稻米和百合，其中有些具有糊化特征，也有小麦族淀粉粒附着在红曲霉上的现象。（图一一：5）植硅体组合中有黍族颖壳（N=1），而微痕中仅有低度至中度光泽，推测用于加工较软的植物类物质。这些分析结果基本可以相互印证，说明这是一件厨刀，并且接触过包含有红曲霉的发酵谷物。石刃（HJ-BLD1）中的霉菌成分主要是菌丝和菌丝体，但也有红曲霉闭壳嚢（N=1）和无法鉴定的连接菌丝的孢子囊。这件石刃中有一个植硅体，但有大量淀粉粒（N=130），包括小麦族、粟黍和稻米。其微痕分析显示有细长线状痕和中度光泽，可能与加工植物有关。推测这件石刃曾用来收割或加工各种谷物，包括发酵谷物。

（五）石峁韩家圪旦工具功能分析

根据工具表面微痕以及残留物中的淀粉粒、植硅体、植物纤维和真菌遗存的综合分析，可见韩家圪旦的13件工具的功能十分多元。各项分析的综合结果见表一〇，并综述如下。

陶刀1件：为收割工具，收获的植物以粟黍为主，可能也包括麦类和块根。

石刀2件：为厨刀，加工粟黍、麦类、稻米、百合、块根等食物，包括熟食。其中1件（HJ-SKN1）加工包括利用红曲霉发酵的食物。

石杵2件：加工粟黍、麦类、稻米、百合等植物，包括熟食，其中1件也用于加工植物韧皮纤维。

石斧1件：主要加工植物，包括粟黍、麦类、百合、块根等，也包括熟食。

石铲1件：为一件专用工具，主要接触的是未经蒸煮的粟黍。

石刃2件：显示有不同功能；1件（HJ-BLD1）为加工粟黍、麦类、稻米和块根，包括发酵食物；另1件（HJ-BLD2）专用于加工植物韧皮纤维。

石片4件：都与加工植物有关，但加工的植物种类不尽相同。有3件主要包括粟黍和麦类，其中2件可能也加工韧皮纤维。另外1件（HJ-FLK3）似乎主要收割或加工稻米。

根据以上总结，韩家圪旦的工具可以归纳出几个特点。

1.专用工具与多功能工具。韩家圪旦13件工具中有5件具有较单一的功能：1件陶刀主要用于收割谷物，1件石刃专用于加工植物韧皮纤维；1件石铲专用于和粟黍接触的工作；2件石刀为厨刀。其他工具都显示有多重功能，加工各种植物性的食物和纤维，以及其他较硬的物质。虽然不能排除其中有些工具可能加工肉食，但是根据我们的实验，用石器切肉很难留下可鉴定的微痕。因此，我们的分析主要针对植物性食物遗存。

2.加工发酵食物。韩家圪旦工具中的1件石刀（HJ-SKN1）有大量红曲霉闭壳嚢，与多种谷物淀粉粒共存，这一现象与东门石刀的残留物组合相似，说明这件石刀与加工发酵食物有关。另外1件石刃（HJ-BLD1）包括大量霉菌（菌丝和红曲霉闭壳嚢），可能也具有类似功能。这类现象不见于其他11件工具。

3.加工植物纤维。韩家圪旦工具中有1件石杵和1件石刃显示用于加工植物韧皮纤维，这一现象是在史前工具上首次发现。衣食住行都是人类生活中的重要组成部分，但是在史前考古发掘中，发现纺织品的几率甚低，一般只是根据纺轮的出现或陶器上的纺织品印痕来判断纺织业的存在。在韩家圪旦石杵和石刃上有大量植物纤维微化石的发现，说明这两类工具的功能也包括加工植物纤维制品。

4.韩家圪旦工具的多元功能组合模式反映了这个城内的居住遗址中可能存在的多种经济活动，包括以粟黍为主的农业种植和收获，酿造以红曲霉制曲，以稻米和其他植物为原料的曲酒一类发酵物，以及以植物韧皮为原料的手工业。

五　讨论与总结

利用多种科技手段对石峁出土工具的分析揭示了以往不知的多项功能，在考古学方法上提供了一个成功的个案研究。东门和韩家圪旦的石器功能既有相同之处，也有明显区别，并在一定程度上代表两个地点的经济活动特点，丰富了我们对石峁城内不同地点人口生计模式的了解，可归纳为以下几点认识。

（一）以微痕和残留物为证据的分析方法可以校正根据器物类型推测工具功能的误判。例如，以往一般认为磨制石刀为农业收割工具，而石刃及石片反映了以狩猎为主的生计形态。但本文的分析结果揭示了完全不同的功能，即石刀为厨刀，而石刃和石片都与加工植物有关。

（二）两个地点中都有与酿酒相关的厨用工具，酿造以红曲霉、稻米及其他谷物为主要原料的曲酒。这一现象与皇城台出土陶瓮、鬶、盉及杯上发现曲酒残留物的结果相互印证。皇城台出土的陶器显示为酿酒、温酒、注酒和饮酒的器皿，而本文分析的石刀和石杵则是酿酒过程初期阶段中使用的工具，可能包括制曲。由此可见，酒的生产和消费是石峁政治经济结构中的一个重要组成部分。如今后对石峁遗址中的酿酒工具和储酒、饮酒陶器进行更多的综合研究，有望重建石峁城内酿酒和饮酒的全部过程。另外，以红曲霉和大米为原料制成的发酵物是否用于加工其他食物，如肉类，还需要将来进一步研究。

（三）酿酒工具在东门的发现使我们对石峁入口处的功能有了新的认识：东门不仅具有防御的设施，祭祀的场景，而且设置有宴饮的场地。石峁遗址中出土大量有外来文化因素的遗物，反映了与来自广泛地区人群的交流。其交流方式既有武力冲突，也有友好结盟和物质交换。发现有酿酒工具的F7位于东门内侧的特殊庭院中，可以推测，在这里举行宴饮，并以酒待客也许是重要的迎宾礼仪。自古以来，酒是各种礼仪中的不可或缺之物，酒的生产和消费显然也是早期城市化进程中的一部分。

（四）作为城内的居住地点，韩家圪旦的居民显然从事多种经济活动。不仅种植和收获谷物，加工植物纤维，还酿造曲酒。这些生产活动是否有专业化的分工，这些产品是否有一部分用来供给居住在皇城台和东门附近的特殊人群，都是研究城市化进程的重要研究课题，需将来做更多的分析。

（五）以往对石峁遗址5个地点（包括东门和韩家圪旦）的77份浮选标本的分析表明，粟和黍是唯二的栽培谷物（粟：2279粒，黍：585粒）。最近对皇城台浮选标本的分析证实了少量炭化稻米的存在。本文的分析显示，东门和韩家圪旦工具上淀粉粒类型中，粟黍的出现率都很高（80%以上），支持大植物分析的结果，但稻米和小麦族也都有基本相同的高出现率。近代水稻曾种植于石峁所在的秃尾河流域，说明石峁附近的自然环境适合小范围的水稻种植。因此，遗址中出现的稻米或许一部分为本地的少量栽培，但主要来自外地。小麦和大麦为西亚引进的植物，至公元前3000年—前2000年期间，小麦已经出现在中国北方（新疆、山东、甘肃等）多处遗址，但是河套地区至今并没有发现史前时期的炭化小麦。另一方面，本研究中小麦族淀粉粒在石峁工具上的普遍出现似乎很难解释为完全来自野生种，并且无法排除来自栽培的小麦或大麦。因此，一种可能性是，大麦或小麦在本地有少量生产，但主要来自外地。

一个重要的现象是，虽然小麦族和稻米的淀粉粒出现率很高，但其颖壳植硅体极少发现。本研究仅在陶刀上发现2个可能为小麦族的颖壳（长方形绞合状树枝型），而皇城台陶器残留物中仅发现3个水稻颖壳（双峰型）。这些少量颖壳植硅体的发现一方面支持相应的淀粉粒存在，另一方面也说明大部分麦类和稻米与这些工具接触时已经是脱壳后的状态，少量颖壳植硅体的发现只是脱壳不净的结果。另外，利用红曲霉制曲的原料一般为大米，因此两者同时存在是酿酒的需要。稻米和麦类这两种谷物可能属于奢侈品，用于制作特殊食品，如酿酒。它们是通过哪些途径进入石峁，尚需今后进行更多的研究。

总之，微痕和残留物综合分析的方法能够将以往忽视的资料转化为可以直接观察到的证据，有效地扩展了我们的研究视野。在研究早期城市发展进程时，利用这些科技手段研究日常生活用具和生产工具的功能，是了解不同阶层人群生活和生产的有效途径。对东门和韩家圪旦工具的初步分析结果显示，石峁这个大型中心聚落中分布有不同的功能区，人们进行有分工的生计活动，既有农业生产也有手工业生产，并且提供不同等级人群所需要的特殊礼仪性饮食。