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0 引言
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中国造船历史悠久, 早在新石器时代, 先人就已熟练使用了舟和筏,并走向了海洋｡据考证, 筏､ 舟是船发明以前出现的第一种水上运输工具, 是新石器时期中国东南部的百越人发明的[1]｡2002年, 在浙江杭州的萧山跨湖桥遗址发现了一艘距今8000余年由整段马尾松加工而成的独木舟, 这是中国目前发现最早的独木舟,也是世界发现最早的舟船之一｡古时候用于建船的材料有很多种, 其中大部分就地取材, 古人通常根据木材的特点和性能在船体的不同位置使用｡中国古代造船材料大多为杉､ 松､ 楠､ 樟､ 榆､ 槐､ 柏､ 杨､ 楸､ 稠木､ 铁力木､ 乌婪木､ 檀木等[2]｡古代造船工匠们早在秦汉时期就发明了中线舵和橹, 并熟悉运用格木､ 杉木等造船木材[3]｡明朝时, 古代先民的造船技艺娴熟, “凡木色桅用端直杉木,……梁与枋樯用楠木､ 槠木､ 樟木､ 榆木､ 槐木｡栈板不拘何木｡舵杆用榆木､ 榔木､ 槠木｡关门棒用椆木､榔木｡橹用杉木､桧木､楸木｡”[4-7]充分说明古代先人早已对造船用材的属性了如指掌｡
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1 “华光礁Ⅰ号”沉船概况
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“华光礁Ⅰ号”南宋沉船1996年被发现,2008年被打捞出水拆解,之后一直存放在海南省博物馆的沉船保护室内进行保护｡“华光礁Ⅰ号”出水古船根据制造与启航地点,以及打捞出的船体构件残件分析,应为“福船”｡福船“上平如衡,下侧如刃,善走深海远洋,破浪而行”[8-9]｡还有文献记载 ､西船次之,温､明船又次之｡”“(福建海船)舟之身长十八丈,次面宽四丈二尺许,高四丈五尺余……,可储货品三至四万担之多｡”[9]
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沉船被打捞时已损坏殆尽,仅存船底剩余部分(图1):船体龙骨､隔舱壁､部分肋骨及侧板还可辨识;龙骨东侧受损惨重,仅余4层船板,西侧相对尚好,5层板清晰可见;但大部分船体表面腐蚀受损严重,颜色暗淡呈灰黑色,遍布裂纹､海洋结垢物和铁硫化合物覆盖表层[10]｡据专家估计,该船排水量可能达百余吨｡“华光礁Ⅰ号”南宋沉船为研究中国古代造船技术､航海技术及海上贸易提供了有力佐证｡因此,对其进行保护及修复意义重大｡
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2 船体构件木材鉴定
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对船体不同部位进行取样,范围主要包含第1~6层外板､龙骨､立柱等位置,选取31个样本进行树种鉴定,检测结果由第三方专业检测机构提供｡
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图1 “华光礁Ⅰ号”沉船遗址
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Fig.1 Shipwreck site of Huaguangjiao Ⅰ
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3 结果与讨论
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3.1 树种鉴定结果
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表1为树种鉴定结果,船体有松科､柏科､樟科､杉科､大戟科等(树种分别属于松属､柏木属､樟属､杉木属､润楠属及核果木属),其中松木居多｡
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3.2 分析讨论
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古人非常重视木船建造的选材,尤其远洋航行船只的建造,因为关系到船员的安全和贸易成本｡研究古代船只的木材种类及选材,对于了解古代船只造船技术､建造理念的演变有重要意义｡为确定造船木材的科目属地､地理分布以及木材利用的情况,本研究参照了《中国植物志》[11]｡
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3.2.1 香樟
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船板XHI:162､XHI:502样本经检测与香樟木材构造吻合,香樟为樟属｡从样本的横切面､径切面和弦切面的显微照片来看(图2):半环孔材,单管孔及双管孔,管间纹孔式互列,导管射线相交划痕状,圆形;轴向薄壁结构呈环形管束状及轮缘状,具油细胞[12-13];木材纤维分离;射线结构不叠加,Ⅱ和Ⅲ类型｡《中国植物志》记载 ､樟科､樟属,又名香樟､芳樟､油樟､樟木(南方各省区),常绿乔木,树木通体有樟脑气味;树皮黄褐色,有不规则的纵裂;产自我国南方及西南地区,日本等东南亚国家也有栽培[14],木材用于造船､建筑等｡
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图2 编号XHI:502的横切面､径切面和弦切面的显微照片
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Fig.2 Microphotographs of the cross section, radial section and tangential section of XHI:502
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在中国,香樟作为造船用材有着悠久的历史:1999年淮北市隋唐运河遗址出土的唐代沉船大量使用了香樟木;1974年福建泉州出土的宋代海船的舱壁肋骨､艉柱和绞关部位的用材是香樟木;1975年江苏武进发掘出一艘2000多年前的木船,经鉴定该船底板为樟木[15];登州博物馆展览的元代古船首柱､艉龙骨的用料也是香樟[16];徐永吉等[17]利用扫描电镜对山东平度出土的千年隋船进行了树种鉴定,发现船材使用了樟木｡“华光礁Ⅰ号”古船的龙骨和隔仓板用材采用香樟木材,也是考虑到香樟树气味浓厚,经久不衰,木材具有耐腐､抗虫蛀的特点｡
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3.2.2 润楠
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船板XHI:374样本经检测与润楠木材构造相符(图3),属于樟科｡从样本的横切面､径切面和弦切面的显微照片来看 ｡《中国植物志》记载 ｡古文记载楠木常用于制作家具､书柜等用具[18]｡楠木生长周期长,据调查超过30多种楠木在西南方,最好的楠木出自海南｡楠木耐腐,经常用于建筑材料和制作船只,其易干但木性稳定,不开裂,纹理细腻,经过打磨后表面有光泽,通常称为“金丝楠木”[18],清代也谓“大木”,明清时期常用作皇宫､寝陵等材料｡1975年福建连江县出土了一艘独木舟,舟身残长7.1 m,宽1.6 m,舟深1.2 m,首尾略呈方形,系用直径近2 m的整棵楠木刳成,经测定年代约为西汉初期｡1960年在扬州施桥镇出土宋代独木舟,舟长13.65 m,宽0.75 m,深0.56 m,为国内目前发现最长的一艘独木舟,木料为楠木[19]｡深圳独木舟博物馆收藏一艘战国独木舟,舟长11.6 m,宽1.10 m,高(深)0.78 m,质地为阴沉木金丝楠｡在古代船只建造上,楠木主要是龙骨､肋骨､桅座､船身等的用材[2-3,20]｡
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图3 编号XHI:374的横切面､径切面和弦切面的显微照片
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Fig.3 Microphotographs of the cross section, radial section and tangential section of XHI:374
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3.2.3 杉木
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船板XHI:63样本经检测与杉木木材构造相符｡杉木树干通直,耐腐,质地柔软,易加工,品质系数高,一般用于造船材料,如甲板､桅杆､船身､桨等[20]｡《中国植物志》记载乔木,胸围直径3 m左右;木材呈黄白色,质地软,有芳香,纹理细腻且加工便利,有防腐性能,供建筑､桥梁､造船等用,树皮含单宁[21]｡徐永吉等[22]对一艘元代出土的沉船进行了木材鉴定,发现船体的甲板､船舷板和隔仓板均具为相同的木材构造,木材轴向薄壁组织较丰富,呈星散或短弦列,交叉场纹孔杉型,射线薄壁细胞具凹痕,不具正常和受伤树脂道等构造特征,鉴定为杉木｡该沉船是一种元代砂船,船长12.6 m,宽3.0 m,深1.6 m,内有水密舱9个,是一艘双桅小海船｡船体还发现了杨柳科的柳树和榆科的榉树等木材｡2015年,南京市区出土一处明代造船遗址,据考为龙江船厂遗址,廖倩等[3]对木材进行了树种鉴定,发现14个样本为杉木｡中国古船外板绝大部分用杉木,比如广东与福建交接地域的海船,桅杆一般也用杉木,这因为杉木易加工,且其质量轻,可多装客､货,降低成本[2]｡
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3.2.4 松木
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鉴定发现船板XHI:55､134､269､272､347､378､391､499､96､106､422､423､425､511､25､102､154､319､326､341､383､388､466､467､488共25个样本都与松科松属木材构造相符,其中6个样本XHI:96､106､422､423､425､511按类别属于硬木松类,用于龙骨､立柱等承重构件中,其余为软木松类,用于船壳外板处｡
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图4和图5是XHI:511和XHI:391样本的横切面､径切面和弦切面显微照片,其早晚材渐变｡XHI:511样本为硬木松,其轴向管胞径壁具缘纹孔1列及2列;单列及纺锤形射线,具射线管胞,其内壁齿状加厚;交叉场纹孔窗格状,具轴向及径向树脂道｡而XHI:391样本为软木松,显微结构与之大体相同,但其管胞径壁具缘纹孔1列,射线管胞内壁平滑｡从中可以看出硬软木松的区别｡
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《中国植物志》记载:松科,本科约230余种,分属于3亚科10属,多产于北半球｡我国有10属113种29变种(其中引种栽培24种2变种),分布遍于全国,几乎均系高大乔木,绝大多数都是森林树种及用材树种,在东北､华北､西北､西南及华南地区高山地带组成广大森林,亦为森林更新､造林的重要树种｡江浙沿海一带有俗语 ｡
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图4 编号XHI:511的横切面､径切面和弦切面的显微照片
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Fig.4 Microphotographs of the cross section, radial section and tangential section of XHI:511
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图5 编号XHI:391的横切面､径切面和弦切面的显微照片
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Fig.5 Microphotographs of the cross section, radial section and tangential section of XHI:391
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1974年泉州湾后诸港挖出一艘三桅海船,船体残长24.2 m,宽9.15 m,载重量200 t以上,据研究是南宋末年航行于东南亚及波斯湾一带的远洋货船,经鉴定龙骨为松木[23]｡廖倩等[3]对明代龙江船厂遗址出土的木材样本树种鉴定中也发现了松木样本｡“南海Ⅰ号”的考古发掘中,在船身上发现了一些碎木块,经鉴定发现为马尾松木[24]｡松木遍布华中､华南各地,造船中主要是船梁､肋骨､甲板､船身､桅杆､船壳､桨等的用材[20]｡
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3.2.5 柏木
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船板XHI:159样本经检测与柏木构造吻合(图6),从样本的横切面､径切面和弦切面的显微照片来看 ｡
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图6 编号XHI:159的横切面､径切面和弦切面的显微照片
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Fig.6 Microphotographs of the cross section, radial section and tangential section of XHI:159
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《中国植物志》记载:柏木,树皮淡褐灰色,裂成窄长条片;为我国特有树种,分布很广,产于江浙､云贵等东南部及中部等省区[25]｡廖倩等[3]在对龙江船厂遗址样本树种鉴定中也发现了柏木｡柏木产于秦岭､长江以南,木料强度适中､耐腐,在造船中主要用于船梁､桅杆､船身等部位[20]｡
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3.2.6 核果木
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船板XHI:采41样本经检测与核果木构造吻合(图7),从样本的横切面､径切面和弦切面的显微照片来看 ､星散-聚合状及带状分布;射线结构不叠加[12]｡编号XHI:采41(图8)形状很像雷公柱､桅杆头之类,但根据其尺寸,有专家认为类似插销横档之类｡《中国植物志》记载 ､广东､海南,在海拔400~1600 m山地林中生长,也分布于印度等东南亚国家;海南核果木散孔材,木材纹理通直,结构密,质地硬而重,不易开裂,不变形,适于机械器具､建筑､家具等用材｡
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核果木在古代造船用材中并不多见,文献中少有记载｡在“华光礁Ⅰ号”船板发掘试采过程中发现的该构件,其使用及产地还有待进一步的研究｡
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对于仅存木质部的化石､沉船木材､古代建筑木材等种属鉴定上,科和属的鉴定相对准确,但种类鉴定就有困难[26]｡“华光礁Ⅰ号”船体构件的树种以及船型的确定,对研究宋代造船技术以及船体复原有着重要意义｡宋代海外贸易繁荣,是中国历代封建王朝中海外贸易最开放的朝代[27],其制造海船的技术日臻精湛,促进了海外的文化交流｡“华光礁Ⅰ号”沉船为研究南宋时期造船航海技术提供了实物｡另外宋朝在造船和修船时使用船坞码头,这比欧洲早了约500年;宋代工匠还能根据船的性能和用途的不同要求,先制造出船的模型,并进而能依据画出来的船图,再进行施工,而欧洲在16世纪才出现简单的船图,落后于中国三四百年[28]｡
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图7 编号XHI:采41的横切面､径切面和弦切面的显微照片
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Fig.7 Microphotographs of the cross section, radial section and tangential section of XHI: Collection 41
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图8 编号XHI:采41
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Fig.8 Photo of XHI: collection 41
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4 结论
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由于“华光礁Ⅰ号”沉船年代久远,腐蚀严重,大多船体构件遗失或识别度不高,只有关键的部位如龙骨､立柱､隔仓板等相对可辨,这给将来船体的复原工作带来了一定的难度｡经过对“华光礁Ⅰ号”船板不同部位的31个样本进行的树种鉴定,发现该南宋沉船船材种属多样,有松科､柏科､樟科､杉科､大戟科等,而其中81%为松科,船板外壳1~6层为软松木,龙骨､立柱以硬松木为主｡造船材料主要来自于我国华中､华南地区,当时工匠已能根据木材的不同特性在船体的不同部位使用｡“华光礁Ⅰ号”船体树种的鉴定,为研究古代造船技术和古船的复原提供了参考,具有重要意义｡
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摘要
对“华光礁Ⅰ号”出水的南宋沉船船体构件第1~6层板、龙骨、立柱等31个样本进行了树种的鉴定。结果表明:“华光礁Ⅰ号”船体木材树种有松科、柏科、樟科、杉科、大戟科等,松科居多;木材主要来自华中、华南地区,这些地区是中国历史上重要的造船用材产地。同时分析了该船不同构件所用木材的特点及来源,并对造船用材与树种进行了比较。“华光礁Ⅰ号”沉船构件用材表明,古代匠人非常熟悉各种木材的性质,并能根据材料的特性使用在船只的不同部位。
Abstract
In our study, identification of timber species, based on their microscopic structures, was carried out on 29 samples from different hull units of the Southern Song Dynasty Huaguangjiao Ⅰ shipwreck, including the 1st to the 5th decks, the keel and columns. The results show that timber species were diverse but that the most frequently-used timbers are Cinnamomum Trew, Machilus Nees, Cunninghamia R.Br, Pinus Linn, Cupressus Linn and Drypetes Vahl, which are mainly from the central and southern China. Pinus Linn. is the main species. Most of these timbers are important traditional shipbuilding materials in China. In addition, the characteristics and sources of timbers used for different parts of the ship for different purposes were analyzed. Timber selection of Huaguangjiao Ⅰ shipwreck indicates that ancient craftsmen not only knew well the properties of different timbers, but could also reasonably select timbers for hull units with different functions.
Keywords
Huaguangjiao Ⅰ ； Shipwreck ； Timber identification ； Hull unit ； Timber analysis
