摘要：同位素分析法作为跨学科信息分析手段对考古学的发展起着不可忽视的推动作用。本文简要的叙述了食谱分析法的原理及其应用，以河南新砦和青海宗日遗址为例，介绍了食谱分析法在考古学中的基本运用。
关键词：同位素 食谱分析法 考古遗址
中图分类号：G4 文献标识码：A
一、食谱分析法
（一）食谱分析法
考古遗址中经济、政治、文化等多方面的因素都蕴含于考古发掘信息之中，要多方位全面的了解古代社会，就应采用多学科结合的方法，运用多种还原社会的原貌。食谱分析法就是通过化学、物理等方法，从古代人类或动物的遗骨中获得信息的一种方法，也称作C、N同位素分析法。古人的食物结构反映社会的经济情况，从个体来说，反映了其在社会之中的地位;就群体来说，反映其所食得素食与肉食只比，进而反映其畜牧或农业分别占食物的比重、生产方式中采集与狩猎的比重;就生活在沿海和内陆的居民来说，食物结构也反映了渔业的比重，由此可以推测植物、动物的驯化、气候的差异及变化、分界线等问题。
（二）现有成果
尝试过运用这种方法来还原部分古人生活环境的先生有很多。最初在八十年代进行尝试的有社科院考古所的蔡莲珍先生、之后张雪莲在2003年继续了蔡先生的研究并发表了《古代人类食谱的研究方法》一文。此外中国科技大学胡耀武先生等人也陆续进行了这方面的研究。目前运用这一技术的遗址、文化有河南新砦、河南二里头、山西陶寺、河南安阳殷墟、北京琉璃河、河南贾湖、浙江河姆渡、浙江崧泽、兴隆洼兴隆洼文化期、内蒙新店子、青海上孙家等。
二、食谱分析法的具体原理
（一）碳、氮同位素组成的指示意义
1.碳同位素的指示意义
简单来说碳同位素的产生有三种途径，分别为卡尔文途径、哈奇途径和CAM途径。
（1）卡尔文途径是20世纪60年代初由卡尔文（Calvin）发现的。他发现这是一种大多数植物所共有的光合作用的途径。它的最初产物是一种三个碳的化合物，一般称为碳三化合物。由此，最初生成碳三化合物的一类植物称为碳三植物，如小麦、水稻、大豆、棉花等大多数作物都是碳三植物。
（2）哈奇途径。哈奇途径是60年代后期由哈奇（Hatch）和斯莱克（Slack）发现的。这种途径的最初产物是苹果酸（Malicaeid）和天冬氨酸（Aspartieacid）等四个碳的化合物。所以最初生成这种产物的一类植物称为碳四植物。通常我们生活中的碳四植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。
（3）此后又有人发现了少数多汁植物所遵循的称为CAM的光合作用途径，这类植物很少，例如仙人掌等。
这三类植物中的碳同位素有着较大的差异，经过对各个科属&13C值的大量测定，并按照其值对C3植物、C4植物、CAM植物进行分辨。13C的比较标准一般选择产地为美国卡罗来南部白奎纪庇地层中的箭石，称为PDB标准。那么C3植物的值范围在-23—30‰之间，C4植物的值范围在-8—14‰之间，而CAM的值范围在-12—23‰之间。
一般来说，蔡莲珍先生提出我们利用&13C对古代人类食谱和农业起源进行研究的依据如下：
①现在可以得知碳三和碳四植物的&13C的值可以相差10—15‰，而陆生和水生则相差7‰—10‰，利用质谱仪所测得的精度一般达到1‰，所以完全可以分别以上差异。
②人类和动物在摄取食物对食物的消化过程中同样会发生同位素的分馏，其中肉质部分只加丰1‰，而骨质部分则有5—6‰，骨磷灰石加分12—13‰。而随着时间的流逝，人与动物的躯体埋藏在地下的过程中，通常只有骨部分会被遗留下来，因此我们有可以进行分析研究的物体。
③我国古代的农作物通常来说是北粟南稻，两者的值有显著的差别，可以运用此种方法来研究当时社会的农业发展。
2.氮同位素的指示意义
虽然氮同位素的目前还未发现像碳同位素那样根本的规律，但是学者们通过不断的实验得出了一个有效的规律，根据氮的来源不同，植物可分为豆科类和非豆科类。豆科类植物均为C3类植物，由于这类植物是通过固氮作用吸收大气中的氮，而大气中的15N值较低，所以豆科类植物的值相应也较低，约为0一1‰非豆科类植物是通过吸收土壤中的硝酸根、铵来获得氮，而这类含氮物质的15N值稍高一些，所以非豆科类植物的15N值比之豆科类的也高一些，其值约为+3‰。
同样，海洋植物也可分成两类，即海洋豆类、海洋非豆类。海洋豆类其实不能算作植物，它是一种蓝绿藻，由于同样是吸收大气中的氮，所以其值与陆地上的豆类值相同，而海洋之中的非豆类吸收的则是海洋中的硝酸根和铵，又因为海洋较陆地富含硝酸根和铵，所以海洋之中的非豆类值较陆地非豆类高，约为7‰。
&15N的值的变化与食物链密不可分，一般来说动物使用植物后，其值会在动物体内翻倍。人体骨胶原對其的分馏差值约为3‰。因此我们可以大致看出海洋动植物的值要高于陆地动植物的、非豆类植物的值要高于豆类植物的、食肉类动物的值要高于食草类动物的值。
3.操作
采集需要检测的人骨或动物骨，制备成骨胶原，并水解成明胶，干燥后通过元素分析仪进行气体分离与纯化，之后通过质谱仪进行质谱分析，数据处理得到分析结果。
三、食谱分析法的实际应用
在这一部分主要通过具体分析实例诠释其在考古学之中的应用。
（一）河南新砦遗址（标本为猪骨）
新砦遗址位于河南省新密市刘寨乡，发现大型建筑基址，以及房址、墓葬、灰坑等，出土石器、陶器、骨器、人骨及各类动植物遗存，为该遗址研究提供了实物资料C分析材料为遗址发掘中出土的部分动物骨样品。所分析的样品采自遗址2002年发掘区域中西南面探方T7中的各堆积层位，所有标本均处于保存良好状态。结合数据可得（资料来源：《新砦遗址出土部分动物骨的碳氮同位素分析》）：
动物总体食物状况：其25例个体之中只有少数几粒&13C处于-20‰左右。大部分的值都比较高，处于-15‰—7‰。而吃C3类植物所表现出的值应处于-23‰—-30‰之间;C4植物的范围在-8‰—-14‰之间，因此值明显与碳四植物较为接近，应当是以食用碳四植物为主。从&15N的值来看，一般野生动物的值在4‰—5‰之间，而新砦遗址的动物的值很少在这一范围之内。结合碳、氮同位素两部分，并且据研究显示这些动物骨中所含的蛋白脂质也较野生动物高，可以说新砦遗址出土的动物标本大部分为家养动物。结合新砦遗址中的浮选结果其碳四植物主要粟属，可以推测当时新砦家养动物所食的植物应为粟黍的麸糠、秸秆等。
（二）青海宗日遗址（标本为人骨）
宗日遗址位于青海省同德县巴沟乡班多村和卡力岗村间的黄河北岸。随葬品除陶器外，还有骨珠、绿松石饰品等，几乎不见生产工具。文化层内有较多的动物骨骼和细石器、骨器出土，骨器种类有骨叉、骨勺、骨鱼钩、骨镞、骨刀等。将标本的分析结果用表格的形式展现出来（所有标本经检测污染均在实验的接受范围内）：
注：资料来源《宗日遗址人骨的稳定同位素分析》
除了结合考古发现可以看出当地先民的植物主食主要为粟、黍，将这些样品的值分为三类：
1.第一类主要由一、二期的材料构成，其对肉食的消费占一定的比例;
2.第二类由第三期的样品组成，从同位素的值可以看出其植物消费较第一类先民多，而肉类消费教第一类先民少;
3.第三类则由未分期的先民组成，此处暂时不做分析。
旱作农业在先民食物中的地位在逐渐增强，而渔猎采集活动在逐步减少。另外，从古气候学、地理学等方面得到的信息从侧面也证实了以粟和黍种植为主的农业经济一直是先民的主要经济模式，认为宗日遗址已向畜牧业为主的经济过渡的论据尚不充分。最后应当指出的是，分析样品只占整个遗址出土人骨的一部分，同一期内先民食谱也可能存在较大差异，这些因素都将可能对了解整个遗址先民生活方式的转变产生影响，使得分析结果有失偏颇。因此仍待进一步研究。
四、存在的问题
此部分提出此方法现在所存在的问题：
（一）C、N同位素食谱分析法只能检测出某些主食或部分食物内容，因此其最佳的适用范围应当在没有文字记载的时期。以此为据判断农业发展的初期，有文字记载时应以记载为主，结论为辅相互印证。
（二）现今对N同位素的根本规律是通过实验归纳出的，尽管学术界都认同这个规律，但是由于学术的严谨性，应当对这一问题产生重视。
（三）关于骨污染与无损研究的问题：现在学者对究竟标本是否有骨污染还没有一个确切的、统一的定论，目前学术界使用的只是大多数学者默认的标准，所以应当尽快的给出公认的污染判断指标。
（四）关于同位素分析与别的研究学科目前的国内研究来看，大部分研究只是单纯的分析同位素研究的结果而很少与别的学科相联系。这样一来，就不能得出更有说服力的结果。应当使研究积极的与别的学科相联系，从而完整整个研究推理的逻辑性、增强其说服力。
五、小结
许多问题的解决，地层学和类型学是无能为力的，现代意义的墓葬研究，因此考古学不能看成只解决人类学或狭义历史学问题的学科，不能仅仅理解为“证经补史”的工具。仅凭某一个学科，难以承担起研究人类的文化与社会的发展和变化的历程，探讨其背景和动因，并总结其规律的重任。因此，需要学科之间加强协作，优势互补，同其他人文科学和自然科学的学科加强联系，多学科联合，共同攻关。这应当成为今后整个人文社会科学发展的方向。因此科技考古仅是考古学的一部分，但不是一门单学科的专业。数、理、化、天、地、生等各种自然科学的方法都可以应用于考古研究，其结果丰富了考古研究的资料，有时甚至使某些考古学结论或观点发生革命性改变，然而考古学的主体属于人文社会科学，最终目标在于阐明人类历史发展过程中的规律。
同位素分析法作为科技考古的一部分，对考古学的发展起着不可忽视的推动作用。但不能忽略其所适宜的范围，科学的方法如果脱离了考古最基本的地层学、类型学，可能会对研究的发展起到误导的作用，因此进行研究的同时一定要使科技考古成为我们的手段的方法帮助和补充考古信息的探索之路;而不能为结论而研究，脱离考古材料和理论。
参考文献
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作者简历：郝明宇（1996.06-），女，汉族，河北献县人，碩士研究生，研究方向：文物与博物馆。
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