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1、中国科学技术大学 博士学位论文 植硅体分析方法的应用与改进 姓名：吴妍 申请学位级别：博士 专业：科学技术史 指导教师：王昌燧;Linda Cummings 20080401 中文摘要 中文摘要 植硅体是指某些高等植物从地下水中吸取可溶性二氧化硅而后沉淀于植物 细胞内或细胞外部位置，由此形成的含水非晶态二氧化硅颗粒。植硅体分析就 是利用植硅体的原地沉积及其形态上的种间差异等独特优势，对比分析土壤中 所含植硅体的大小、形状、种类及丰度，并依此推断其母源植物的种类和( 或) 产量，复原古代植被环境、农业活动以及探索人类活动对环境的影响的一种古 生物学方法。2 0 世纪7 0 年代以来，这一方法在考
2、古学诸多研究领域，都有着广 泛运用，尤其在农业考古和环境考古领域，呈迅速上升趋势。其独特优势和不 可替代性，已一再为众多不同考古遗存的研究提供了丰富的、有价值的信息。 尽管如此，人们普遍感到，植硅体分析目前也存在很多的缺点，它的研究方法、 分类术语和应用解释急需完善，特别是系统化问题，业已成为其应用与发展的 瓶颈。因此，探寻新的研究方法，切实解决这些难题，越来越显得迫在眉睫。 本论文利用植硅体分析的独特优势，将其应用于农业考古和环境考古研究，同 时也针对植硅体分析方法的弊端进行改进，将植硅体研究推向新的高度。 论文的第一章主要依据前人的研究成果，总结了植硅体的一些基本概念以 及其具有的独有特性
3、如耐高温性、原地沉积性等，追溯了植硅体的研究历史， 在此基础上，分析了植硅体在考古学中的研究现状与问题，并且提出本论文的 研究内容。 论文的第二章主要依据国内外植硅体分析的最新研究成果，对植硅体分析 方法进行系统化的梳理和归纳。从植硅体的野外采集到植硅体的实验室制备与 鉴定，分别一一阐述。此章详细介绍了目前国内外研究方法的动态，并根据实 际实验积累，分析了各种实验方法的优缺点，并提出将针对植硅体分析方法的 弊端进行改进，以提高植硅体分析方法的精度。 论文的第三章以何郢、堰台遗址样品为研究对象，对这两个遗址的农业活 动做了具体探讨。安徽滁州何郢遗址的文化内涵丰富，代表着商代中心区以外 的地方聚落
4、，记录了多种祭祀活动情景，在江淮流域和长江中下游流域商周时 期的社会、经济、文化等方面的研究中，具有十分重要的地位。何郢遗址发现 有大量具有典型特征的水稻横排哑铃形、扇形、双峰形植硅体。这些形态的植 硅体，特别是双峰形植硅体，存在于何郢遗址的许多文化层中，表明在商末周 中文摘要 样，采用植硅体分析亦有各种程度的不准确性。例如，其分类系统还没有统一， 鉴别的主观性较强，特别是某些形态难以鉴定、各种形态统计和参数的测量， 极为费事费力，常常令人望而却步。这些缺点至今仍是影响其广泛应用与发展 的瓶颈，它迫使人们探寻新的方法，以切实解决这些难题。因此，本章将三维 图像重建方法移入植硅体分析领域，针对扫
5、描电镜和光学显微镜的各自特点， 分别设计出可行的试验方法，利用E F I 全景深照片，使各种形态便于鉴定与统 计，同时利用显微镜照片重建植硅体的三维形态，使各类参数便于测量。这不 仅能明显提高统计与测量速度，而且还将降低植硅体分析的随意性，使植硅体 分析向规范化、系统化迈出坚实一步，从而有力地推动植硅体研究的纵深发展。 I U A b s t r a c t Ab s t r a C t P h y t o l i t h S 铷汜娃疽c r o s c o p i cm i n e r ；俎i z e db o d i e sf o m e di nl i V i n gp l a l 】瞳
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7、代作物的收割与加工方式的认识与研究带来新的启示， 并藉此将深入研究有关商周时代政治、经济的信息，这将对于我们全方位、多 层次的了解淮夷文化具有重要意义。 论文的第四章通过黄龙洞、何郢、堰台遗址的植硅体分析，尝试探讨不同 年代跨度的遗址所蕴含古环境信息，以期为揭示一系列相关问题提供重要的科 学证据。湖北郧西黄龙洞遗址是一处珍贵的更新世晚期古人类遗址，其首次出 土了中国境内距今l O O 5 0l ( a 的人类化石，弥补了我国人类化石在这一阶段 的“缺环“ 。它的发掘有助于探讨中国晚更新世人类演化和现代人起源等相关重 大问题。我们运用植硅体方法分析旧石期黄龙洞遗址的有关沉积，尝试探讨该 洞穴所蕴
8、含环境变迁与植物利用的信息，以期为揭示现代人起源等一系列问题 提供重要的科学证据。植硅体分析得出，黄龙洞遗址总体上表现为温暖的气候 环境。但从第四层到第三层，是从半干燥温暖气候转为降水充沛、植被良好的 森林环境。文化层的森林环境特点显示适合古人类生活和繁衍，黄龙洞古人类 与所处的生态环境有很好的耦合关系。而位于安徽省的何郢、堰台遗址是两个 典型的淮夷族团遗址，本论文的第三章已经对这两处遗址的农业活动作了认真 的探讨。本章将通过植硅体分析，结合历史文献所载，宏观探讨商周时期淮夷 地区的环境状况，以期从这一侧面透现出古淮夷文化的特色。植硅体分析表明， 何郢、堰台遗址保持着适宜的自然环境，气候温暖湿
9、润，尽管西周早期气候略 为凉爽，不过总体上较为稳定，没有大的波动。第三章的分析已表明，商周时 期，淮夷的农业基础已相当厚实。不难理解，商周时期淮夷地区能有着较高农 业生产水平，正是得益于其适宜的地理环境。 A b s t r a c t s h o u l db ew 跏F l l r t h e r m o r e ，m ef o u n hI a y e ri n d i c a t e se n V i r o m n e n ti s 行o mt h e S e m i a r 主dc l i m a t et o 咖w 主饿p l o n 锣o f 蹦n f a l lo f9 0
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16、说明。 本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学 校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 作者签名：二垦兰车一 2 0 0 8 年4 月2 0 日 第1 章绪论 1 1 引言 第一章绪论 人类自诞生的那一刻起，即与植物界有着十分密切的关系，研究人类与植 物的关系是探索人类生存与发展的永恒主题。然而，植物遗存的保存困难，严 重制约了人类与植物关系的研究进程。令人欣慰的是，植物原来的形态、结构 信息常常可以保留在微体植物化石中，这样，系统分析遗址中的微体植物化石 便自然成为人类与植物关系研究的重要组成部分。植硅体分析为微体植物化石 研究重要组成部分。所谓植硅体分析，即通过揭示、分析微体植物化石所蕴含 的信息，以阐明、解释人类发展的过程，现已成为- - f - j 新兴的边缘学科【1 1 。它从 考古研究的实际出发，尝试阐释如何有意识地选择和
