有机肥对粟黍氮稳定同位素影响的实验考古获进展

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近日，中国科学院大学副教授尚雪团队联合中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、复旦大学科技考古研究院和陕西省生物农业研究所的相关学者，在有机肥对粟黍氮稳定同位素影响的实验考古研究领域取得重要进展。该研究基于粟黍的现代种植实验，探讨了粟黍氮稳定同位素对古代施肥与古饮食重建的指示意义。研究成果发表于Heritage Science。

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试验区布设图

尚雪团队在关中盆地的实际黄土农田中开展粟类作物种植的实验考古研究。结果表明，施过肥后，粟黍种子δ15N的变化范围在2.7‰-9.3‰之间。此前，人骨胶原δ15N高于9‰往往被认为是较多摄入动物蛋白的结果。根据本研究结果，在3‰的营养级富集下，主食施过肥粟黍的人骨胶原δ15N值理论上可以达到5.7‰-12.3‰，提供了对高δ15N的另一种可能解读。举例而言，距今3000年前后畜牧业因素在内蒙古中南部生业中的地位愈发重要，其后遗址中人骨胶原的高δ15N值可能来自家畜肉类或奶制品供给的动物蛋白，而就新石器时代中晚期进入农业社会的关中、中原等地区而言，人骨的高δ15N则更有可能是食用施过肥的粟黍而非动物蛋白的结果。

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不同处理下种子、叶片、土壤氮稳定同位素数据误差棒图  受访者供图

本研究初步描绘了施肥影响种子δ15N值与人类食谱的完整过程，包括从动物粪肥的腐熟发酵到人对粟黍种子的消费等各个环节。结果表明，腐熟过程造成有机粪肥δ15N上升0.2‰-5.0‰，解释了动物粪肥的高δ15N值。有机粪肥施用后，土壤δ15N从抽穗期到成熟期，平均上升了0.4±1.0‰。就土壤与植物的对比而言，土壤δ15N均值始终较植物偏正。而随着生育期的推移，作物种子δ15N逐步提升而达到较高水平。从粪肥腐熟至此的完整过程解释了施肥如何逐步影响种子与人类的δ15N值。

此外，本研究讨论了不同粪种及不同施肥量对粟黍δ15N的影响，不同粪种处理下种子δ15N的显著差异表明存在将粟黍种子在不同粪种处理下的施肥效应区分开的可能性。种子δ15N值并未表现出与施肥水平之间明确相关的趋势，可能在于一年的种植实践太短以至于无法展现出显著相关性，突出了进一步开展研究的必要性。粟和黍之间δ15N值及其对施肥响应程度的差异可能指示出根据氮稳定同位素将粟和黍区分开的潜力。

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