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0 引言
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白公城遗址位于湖南省张家界市慈利县城东1.5km,澧水、零溪水交汇处。白公城历史悠久,根据《资治通鉴外记》的记载,早在母系氏族公社晚期,慈利白公城就已经是炎帝神农氏的领地之一了。同时它也是湖南少有的,有正史记录的古城。据《岳州府志·慈利县》载:“白公城,在县东五里,四面有门,相传楚白公所筑。”该城始建于战国时期的楚国,历经秦、西汉,废弃于新莽时期。该遗址是中国国家文明中后期县邑行政层级结构的典范,在湘西北部地区同类型遗址中具有独特的地位。该遗址的发掘由湖南省文物考古研究所主持,发掘时间为2015年10月至2016年4月,发掘面积达13 100m2,其中包括84口古井,图1为该遗址的考古发掘布方图。
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目前已有资料证明,我国是最早发明水井的国家[1]。“井”的古字形像古井的栏杆,人们因井设市,后来就将人多的地方称为市井。通过地下岩石的过滤,井水比河水更加干净卫生,成为不可或缺的生产生活资源。水井在人类社会发展中起着重要作用,也是反映人类文明进程的一个侧影[2-6]。
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图1 慈利白公城遗址发掘区域
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Fig.1 Archaeological excavation area of Baigongcheng Site in Cili County
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水井发明之初,井壁未经过加固,常出现剥落甚至坍塌现象,历史上就曾诞生过一个专门的职业——给水井底部清理淤泥[3]。白公城遗址的古井壁通过木材加固,有效减少了井壁坍塌的可能性,延长了水井的使用年限。灰坑一般是垃圾坑,或者地窖、储物坑之类,对于研究古人的生产生活有重要的价值。
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1 材料与方法
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1.1 实验材料
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本实验共鉴定了10件木质样品的种属,其中1件出土于灰坑,1件出土于古井,8件来自古井井壁,样品信息见表1,样品出土位置见图2。该批木质文物已经移交至荆州文保中心进行脱水保护。
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图2 白公城遗址鉴定木材的出土位置
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Fig.2 Location of the identified wood samples from Baigongcheng Site
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1.2 实验方法
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因遗址地下水位较高,古井出土的木质样品均呈饱水状,实验通过木材含水率及其纤维素结晶度判断木材腐朽程度,为木材的脱水保护提供一定的参考。
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木材鉴定步骤:首先浸泡清洗去除表面污泥,然后将样品处理成约1cm×1cm×1cm大小的立方体。采用木材鉴定中常用的方法——徒手切片法[7-9]制作木材横、径、弦三切面的切片,染色脱水后,借助光学显微镜观察样品各切面显微特征。
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实验材料及设备:吉利刀片、5%番红水溶液、酒精溶液(体积分数分别为50%、70%、90%和无水乙醇)、载玻片、盖玻片、烘箱、X射线衍射仪(日本理学Rigaku Ultima-IV)、蔡司偏光显微镜(ZISS Scope A)、摄像头(ProgRes speed XT core5)。
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2 实验结果
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2.1 木材保存状况
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通过测量5个木材样品烘干前后质量变化,得到木材的平均含水率为775%。另外通过测定现代香椿及出土香椿样品纤维素结晶度,判断出土木材中纤维素的降解程度。纤维结晶度衍射谱图见图3。
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图3 现代香椿与出土香椿衍射对比图谱
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Fig.3 XRD patterns of modern and unearthed Chinese toon
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由现代与出土香椿的衍射对比图谱可知,慈利白公城遗址出土香椿木材在2θ≈18°及2θ≈22°的两个位置基本已无明显峰,结晶度很低,说明样品中纤维素大部分已经降解,木材保存状况较差。
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2.2 木材鉴定结果
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2.2.1 湖南杨桐
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早晚材缓变,散孔材,以单管孔及径列复管孔为主,部分管孔链及管孔团。单穿孔,管间纹孔式互列。射线组织为横卧细胞,单列木射线为主,偶见双列木射线,部分木射线中有树胶填充。木射线高3~15个细胞,以6~12个为主。根据木材切片微观特征,结合相关资料[10-13],判断该树种为山茶科(Theaceae D.Don)杨桐属(Adinandra Jack.)的湖南杨桐(A. acutifolia Hand.-Mazz.)。显微图片见图4。
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2.2.2 无患子
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环孔材,早材管孔较大且多,呈卵圆形或圆形,晚材管孔小且少,均以单管孔为主。导管中偶见树胶,未见侵填体。导管纹孔式互列,部分导管上可见螺纹加厚。轴向薄壁组织主要为环管状。分隔木纤维、胶质木纤维普遍。木射线非叠生,宽3~5个细胞,高13~29个细胞,射线组织同型单列及多列。射线-导管间纹孔式类似管间纹孔式。根据样品显微特征,结合相关参考书,判断该树种为无患子科(Sapindaceae Juss.)无患子属(Sapindus L.)无患子(S.mukorossiGaertn.)。样品显微照片见图5。
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图4 湖南杨桐显微构造
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Fig.4 Microscopic images of A.acutifolia Hand.-Mazz.
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图5 无患子显微构造
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Fig.5 Microscopic images of S.mukorossi Gaertn.
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2.2.3 香椿
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环孔材,管孔呈圆形及卵圆形,早材管孔大,晚材管孔小,以单管孔为主,部分为径列复管孔,偶见管孔链或管孔团。导管中偶见树胶分布,单穿孔,管间纹孔式互列。轴向薄壁组织主为环管状,射线组织以横卧细胞为主,同时含方形细胞,方形细胞比横卧细胞略高。木射线基本不含树胶,以异形Ⅲ型为主,同时少量木射线为异形单列,多列木射线宽2~4个细胞,高5~17个细胞。射线-导管间纹孔式类似管间纹孔式,根据木材显微特征,判断该样品为楝科(Meliaceae Juss.)香椿属(Toona)香椿[Toona sinensis (A.Juss.) Roem]。样品微观特征见图6。
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图6 香椿显微构造
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Fig.6 Microscopic images of Toona sinensis (A.Juss.) Roem
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2.2.4 冷杉
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该样品为针叶材,早晚材突变,早材管胞呈四边形,部分呈多边形,早材管胞壁较薄,管胞腔大。晚材管胞呈四边形及椭圆形,管胞腔小,径壁具缘纹孔通常1列,偶见两列。轴向薄壁细胞极少。木射线非叠生,单列,高1~18个细胞,以1~10个为主,射线组织均为薄壁细胞,同时含少量树胶。交叉场纹孔式为杉木型,射线薄壁细胞端壁明显。通过样品显微特征及相关参考资料判断该树种为松科(Pinaceae Lindl.)冷杉属的(Abies Mill)冷杉[A fabri (Mast.) Craib],样品显微图片见图7。
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图7 冷杉显微构造
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Fig.7 Microscopic images of A fabri (Mast.) Craib
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2.2.5 润楠
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样品为散孔阔叶类木材,以单管孔为主,少量径列复管孔(2~3个),偶见树胶,轴向薄壁组织呈环管状,少量为星散状,导管主要为单穿孔,另外部分为梯状复穿孔,导管上未见螺纹加厚,管间纹孔式互列。轴向薄壁组织为环管状,少量星散状,同时含油细胞。直立细胞比横卧细胞高,木射线非叠生,以双列木射线为主,同时含极少量单列木射线,多列木射线高6~26个细胞,射线组织为异形II型及Ⅲ型,射线-导管纹孔式为大圆形及刻横状,部分类似管间纹孔式。通过样品显微特征及相关资料判断该树种为樟科(Lauraceae)润楠属(Machilus Nees)的润楠(Machiluspingii Cheng ex Yang)。样品显微照片见图8。
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本次鉴定的10件木材样品的鉴定结果见表2。
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图8 润楠显微构造
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Fig.8 Microscopic images of Machiluspingii Cheng ex Yang
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3 讨论
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3.1 木材保存状况分析
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含水率不仅能表征木材降解率,还在一定程度上决定木材的收缩程度[14]。现代木材即使是生材,含水率一般也低于100%[15],而测定的5件出土木材平均含水率高达775%,说明纤维素出现了较大程度的降解。通过图3可知,纤维素结晶度显著降低,这是因为木材长期埋藏在地下,纤维素大量水解,木材内部出现了很多孔隙,导致木材含水率增高。若仍然以饱水状态保存,出土木材将会继续降解,只有通过脱水处理才能尽量减缓其降解速度。
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3.2 木材树种鉴定结果
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3.2.1 出土木材特性
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湖南杨桐也叫尖叶川杨桐,是一种常绿小乔木,常分布在海拔600~1 400m的高山湿润阔叶树林中或溪谷旁。该树种纹理直,结构均匀且较细,强度偏低,但干燥时不易开裂变形,常用作美工制品材料,房屋建筑的屋架、檩条、椽子以及家具农具等。该树种曾在很长一段时间内未被发现他的可用之处,被称为无用木[16]。本次研究中该树种出现在战国晚期的H37及水井J20中。
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无患子是一种高可达20余米的大乔木,喜光、稍耐阴,耐旱耐寒能力强,寿命可长达100~200年,在我国分布范围广,常生长于海拔30~1 000m的丘陵平原以及长江流域气候温暖的地区。该木材干燥时易发生翘曲,耐腐蚀性也较差,但容易加工,木材用途较广,可用于制作各种生活用品、农具及家具等。同时不仅有较高的药用价值,而且外果皮泡水还可代替肥皂[17]。该木材耐腐蚀性较差,从性能上来说,并不适合用于制作井壁,所以选择无患子作为井壁材料时并未充分考虑其材料特性。在本次实验中,无患子仅在J20中出现1例,在本次鉴定样本中占有的比例较低。
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香椿主要分布在我国中部,喜温、喜光且耐湿,高可达16m,胸径可长达1m,常分布在海拔1 500m以下的丘陵或平原,生长快,耐腐蚀,抗蚁性强,干燥容易,干缩小且干燥后尺寸稳定,是一种优良的木材。材色美丽,素有“中国桃花心木”的美誉。香椿由于其耐腐蚀性较强,因此比较适合用作井壁材料。J20的4件样品中,有2件为香椿,在J20鉴定样品中所占比例较高。
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冷杉是一种高可达40m的针叶类乔木,具有较强的耐阴及耐寒冷的特性。该类木材干燥速度快,不易翘曲,但易产生细裂纹,天然耐腐蚀能力较差。同时其早材管胞较大,因而较为疏松,常用在不需要高强度的建筑构件上。该件样品出现在J31古井中,可能是生活用材的废弃物。本次鉴定的10件样品中仅1件为针叶类树种,这在一定程度上反映古代该地区针叶树木数量较少,主要以阔叶树木为主。
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润楠为樟科润楠属乔木,高可达40m,适合生长在温暖湿润的亚热带地区,在海拔1 500m以下的山谷中较为常见,树干挺拔,出材率高,是一种用途广泛的上等木材。干燥后尺寸稳定,仅出现微小翘曲开裂现象,同时该木材还具有药用价值[18]。润楠的木材性能优良,用作井壁材料,说明水井的制作是当时较为重要的一件事情。本次鉴定的10件样品中4件为润楠,是所有鉴定样品中数量最多的一类木材,且均出土于J67。该古井时代属于战国晚期至西汉,较其他古井时间稍晚。润楠属于楠木的一种,由于性能优良,常用作船具的制作原料[19],同时作为一种身份的象征,频繁出现在很多的贵族墓葬及高等级建筑中[9, 20~21]。
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3.2.2 讨论
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此次鉴定的样品中,战国晚期的J20共鉴定了4件样品,其中香椿2件,占样本量的20%,无患子、湖南杨桐各1件,各占10%。战国晚期至西汉时期的J67鉴定的4件样品均为润楠,占40%。
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根据《慈利县志》(1990年版),慈利县在1984年森林普查时发现县内植被覆盖率高达30.74%,境内分布松、杉、柏、楠、樟、槠等各类木材,植被分为针叶林、阔叶林和灌木林,与鉴定结果有一定的相似性。
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从不同古井井壁用材上看,战国晚期的4件样品中含有3个树种,木材性能差异也较大。虽然反映这个时候古人对于井壁用材并不考究,可能是就近取材,但同时也可发现,较耐腐蚀的香椿在战国晚期的J20中使用相对较多,说明当时古井井壁用材虽然较杂,但或许已经是有意识地选择性能更加合适的树种。
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战国晚期至西汉的J67,古井井壁用材上特点突出,鉴定的4件样品均为润楠,这说明古人对生活用水较为重视,古井的建造在当时是一件比较重要的事情。在陕西汉代木桥遗址[22]及咸阳沙河古桥遗址[23]也都使用了香椿及楠木等木材,说明这些木材性能较好,古人常用于重要构件上。
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由于地下水位较高,湖南地区古井数量高达数千口[24],如益阳兔子山遗址、长沙走马楼等都发现了大量古井,可见水井是当时水的主要来源,对研究古代人类生产生活具有重要意义。同时,湖南地区土质含水量大,井壁极易坍塌,水井类型也很丰富,常用竹质、木质及陶质材料作为井壁[25-26]。木质井壁加固效果比竹质井壁好,成本相对陶质井壁低,是一种高性价比的选择。古代生产力落后,工具简单,开凿水井费时费力,通过对井壁的加固能延长水井使用年限,同时也是一种技术的进步。
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树木能反映生长环境的气候条件,从鉴定得到的树种来看,这5类树种除冷杉外基本都适合生长在温暖潮湿的环境中,侧面表明古代该地区气候较温暖潮湿。不同树种的木材具有不同的构造与特性,本研究的结果也可为接下来木器的脱水保护提供相应的参照信息。
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鉴于本次研究的木材样本总体数量较小,同时,选取样品的年代较为接近,只能做初步推断。更加深入的研究还需其他方面的证据。
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4 结论
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本次鉴定的10件样品中有6件来自战国晚期,其中冷杉和无患子各1件,湖南杨桐和香椿各2件。有4件来自战国晚期至西汉古井,均为润楠。古井井壁木材使用上,总体性能比较适合作为井壁,少量木材性能稍差。说明当时开凿水井的工匠对井壁用材虽然没有特别的考究,但已经在有意识地使用木材,采用的主要为优良木材。侧面反映当时制作古井的匠人对于木材特性的认识有一定的深度,人们对生活用水十分重视。从总体鉴定木材种属所适合生长的环境上看,当时该遗址附近的植被可能是以阔叶材为主的针阔叶混交林,气候较温暖潮湿。该结果对于井壁木材的保护也具有一定的参考意义。
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摘要
慈利白公城遗址历史悠久,具有重要的考古价值。该遗址出土了大量木质井壁及少量其他木质文物,为了解这些木材的特点,以及为木材保护提供相关的参考,通过徒手切片,并利用光学显微镜对该遗址出土的10件木质样品进行鉴定。结果表明其中1件为无患子(Sapindus. mukorossi Gaertn.),1件为冷杉(Abies fabri(Mast.)Craib),2件为湖南杨桐(Adinandra. acutifolia Hand.-Mazz.),2件为香椿(Toona sinensis A. Juss.),4件为润楠(Machilus pingii Cheng ex Yang)。通过实验结果,初步推测井壁的制作在当时是比较重要的工作,此时已经在选择性地使用木质井壁原料。从树种适宜生长的环境上看,同时期该遗址附近可能是以阔叶材为主的针阔叶混交林,气候温暖湿润。
Abstract
The Site of Baigongcheng in Cili County has a long history and important archaeological value. A large number of wooden walls were unearthed from the ancient well and a few wooden cultural relics were unearthed from ash pits. This study was carried out in order to comprehend the characteristics and development of the ancient well and materials of daily use in this area, as well as means of wood protection in ancient times. The micro-character of 10 samples from the site was observed by means of optical microscope. It was found that one was Sapindus. mukorossi Gaertn, one, Abies fabri (Mast.) Craib, two were A. acutifolia Hand.-Mazz., two were Toona sinensis A. Juss. and four Machilus pingii Cheng ex Yang. It is preliminarily inferred that the making of well wall was an important work and the wood of well wall was conscientiously used at that time. It also indicates that this area was a mixed coniferous and broad-leaved forest composed mainly of broad-leaved wood that grew in the warm and humid climate in ancient times. The results also provide corresponding information for the protection of wooden relics unearthed in this site.
沪公网安备 31010102005301号