第二节 研究问题和研究方法
农田管理应当是农业研究的重要组成，它不仅可以反映农业生产水平，还能窥探资源配置、社会结构等问题。因此，农田管理相关研究的系统开展可以为探讨农业在史前文化发展、早期文明中的重要作用提供有效途径。基于农田管理的重要性，针对国内史前农田管理相关研究薄弱的现状，本书拟通过介绍植物遗存稳定同位素分析这一较新的手段在考古研究中的应用，着重对黄河中游地区新石器时代晚期农田管理方式进行追踪，探讨不同农田管理方式背后的资源配置和社会分工问题，从农田管理角度探讨农业生产技术与史前文化发展，以及早期文明之间的关系。带着这样的研究目的，本书主要试图解决以下几方面问题：
（一）构建黄河中游地区新石器时代晚期农田管理的历时演变
结合考古学文化分期和高精度AMS14C年代数据，建立农作物碳、氮稳定同位素组成随时间的变化曲线，探讨施肥、灌溉等不同农田管理方式的历时演变情况。由于植物稳定同位素可以实时反映植物生长期的环境（自然和人工）信息，因此，利用农作物稳定同位素信息可以较为准确地把握农田管理策略以及气候环境可能存在的变化节点，探讨变化背后的动因以及与文化发展、文明演变的关系。
（二）探讨先民对不同农作物的管理方式和选择
粟、黍起源于我国北方地区，是新石器时代北方地区的主食。粟、黍两种作物生长习性接近，在众多新石器时代遗址中共同出土，因此，先民很可能将两者一起种植，共同作为粮食作物。通过对粟、黍遗存进行稳定同位素分析，对比粟、黍两种作物碳、氮稳定同位素值，可以为判断两种农作物的种植环境、种植季节以及是否共同种植提供证据。
龙山文化晚期，粟、黍、大豆、水稻、小麦多种农作物在黄河中游地区考古遗址中发现，不同作物是否存在不同的管理、消费方式，借助稳定同位素分析可以探讨不同作物的种植和管理方式。比较不同作物的稳定同位素值，结合农作物自身的生理特征，探讨不同农作物的农田管理方式，此外，结合人骨和动物的稳定同位素数据，推断不同人群对不同作物的选择是否存在差异，例如水稻、小麦引入后的接纳程度，是否存在特定人群的消费。
（三）探讨农业生产策略的空间变化
对农业生产来说，水和肥是两种非常重要的资源。不同类型农田的开发，以及灌溉、施肥等农田的改良，体现出生产者对资源的配置，这些信息能够被作物的稳定同位素值所记录下来。以施肥为例，对大量肥料的搬运需要耗费大量的劳动力，因此，施肥强度大小主要受距离影响：距离聚落较近的种植区可以更方便地获取粪便，更有可能受到更高的施肥管理。此外，大面积的农田可能存在施肥不均的现象，尤其在粗放式农业生产中。在同一个考古遗址中，如果出土的农作物遗存表现出不同程度的施肥强度，那么这些农作物很有可能来自不同的种植区，或者面积较大的农田。因此，通过农作物稳定同位素值分布范围，可以推测遗址的种植规模，以及生产者对土地的控制能力。通过对不同规模、不同等级的遗址农田管理方式的比较，可以探讨农田管理强度与遗址规模的关系，推测不同遗址的农业生产规模。
（四）尝试探讨农业生产在仰韶文化扩张、中华文明起源中的作用
仰韶文化是我国新石器时代北方地区考古学文化的代表，北方新石器文化在仰韶文化时期迅速扩张，对史前文化产生了重大影响。文化扩张离不开农业生产提供基础的物质保障，对农田管理的研究，可以为文化扩张与农业生产的相互关系提供依据。
龙山—二里头时期，农作物中的小麦、水稻以及家畜中的牛、羊出现在中原地区，农业生产更加多元化，与传统“粟黍+猪”的农业组合相比，牛、羊主要依靠放养，比家猪需要更多的劳动力投入；小麦、水稻的栽培也比粟、黍需要更多的管理，多元化的生产要素势必对原有生产体系造成一定的冲击，可能会带来劳动力、资源的重新分配和社会分工的加强，对整个社会结构产生一定影响。
梳理龙山—二里头时期中原地区农田管理方式的演变情况，探讨不同时期农田管理强度和种植规模，进一步推测早期文明出现、形成阶段农业生产策略的选择（农业强化或农业扩张），并结合动植物考古、环境考古、稳定同位素等证据，尝试探讨农业生产在早期文明中的作用。
为了解决上述问题，拟采用以下研究方法：
（一）植物遗存分析
大植物遗存采用应用最为广泛的浮选法提取，利用植物遗存比重普遍小于水的特性将土壤中的植物遗存分离出来，并通过光学显微镜对获取的植物遗存进行观察和鉴定。
（二）稳定同位素分析
稳定同位素分馏发生在众多生物化学过程中，碳和氮作为生命体最为基本的组成元素，两者的稳定同位素可以作为无数生理过程的记录。对植物体来说，稳定同位素主要反映的是植物体生长过程中的环境条件（自然环境和人为环境），分析植物稳定同位素组成的时空变化，可以反映自然环境的变化和人工管理程度。植物稳定同位素研究的主要内容是探讨植物稳定同位素分馏机制和影响因素，建立植物δ13C、δ15N值与气候参数、人工管理程度之间的关系模型，将植物稳定同位素组成信息转化为环境气候和人工管理信息。
（三）AMS14C年代框架的构建
加速器质谱（AMS）法14C年代测定相比常规β衰变计数法14C年代测定具有灵敏度极高、样品需求量极少和测量时间短的优势，已在考古年代学中得到极为广泛的应用。以往由于样品限制，通过木炭进行的年代测定往往偏老，无法代表所在遗迹单位的准确年代，为考古学研究带来很大的误差。AMS14C测年对样品量的需求更少，可以直接对炭化植物种子进行测年，农作物种子本身的年龄可以更加准确地反映农业发生、传播和作物驯化的年代，极大地促进了植物考古学研究。
AMS14C测年技术自引入考古学起，就检验、修正了众多世界各地考古遗址的年代。例如，以往通过木炭测年认为墨西哥Tehuacán河谷是玉米最早的驯化地，而Austin等人直接对该地区玉米进行AMS14C测年，发现结果要比之前的年轻2500年之久。[5]由此可见，对遗址中出土的植物种子直接进行AMS14C测年可为农业起源等研究提供更为可靠的年代信息。因此，本研究中在样品条件允许的情况下尽可能选取炭化种子直接进行年代测定，为建立黄河中游新石器时代晚期农业活动年代框架、研究农业发展序列提供更为准确的依据。
（四）施肥模型的建立
目前植物稳定同位素研究相关工作主要集中在麦类作物，粟、黍，尤其是水稻的相关研究稍有不足。因此，在对考古植物遗存进行分析之前，首先需要通过现代样本数据，建立不同农作物稳定同位素组成与农田管理水平之间的关系模型。在此基础上，对考古植物遗存的稳定同位素数据进行分析，判定可能存在的农田管理方式。
通过对现代粟进行不同施肥程度的种植实验，对已有的麦类作物施肥模型进行校验，建立适用于粟、黍等作物不同施肥水平的量化模型。