1复制使用实验
石锄的复制涉及两个方面的工作：一是安柄的方式，另一个原料的选择。安柄方面我们尝试了三种方式，把石锄捆绑在一段弯曲的铁质构件上，使用中发现不甚合用；第二种方式是把石锄捆扎在铁锄上，这种方式同样不是很结实；第三种方式是我们主要的实验形式，把一根直径约6cm桃树树杈加工成可以捆扎石锄的木柄，这也可能是古人采用的方式，柄重1400g（干燥后）。用尼龙绳把石锄捆扎在木柄前端削平了的枝杈上，在缝隙处楔入若干小木片，非常结实，使用中没有脱落的情况，位置错动的情形也很少。石锄原料大部分选择采自大山前遗址紧邻的清水河河谷中，也正是古人采集石料的地方，以凝灰岩为主，兼有石英砂岩等石料。为了对比，我们还实验了角页岩。石锄除了使用直接打制方法加工外，还磨制了对比标本的刃部。使用实验主要包含三种功能：碎土耙地、垦除荒草、挖掘翻土，实验区域选择了不同的土壤类型。实验计划中途有所改变，开始时的目的是试图比较不同使用类型所导致痕迹区别，并与考古标本进行比较，后来发现这几乎是不可能完成的任务，实验标本要想达到考古标本类似的痕迹需要绝不止几个小时的使用时间，于是我们的实验目的更侧重于操作实验，主要检验不同工作条件下使用效率与舒适度，其次检验使用痕迹的基本形态。
1.1第一组实验：碎土、勾出杂草、耙地
实验1原料：火山凝灰岩；重量：约500g；柄重：约500g；刃口：较陡，凸弧形；地点：辽中京博物馆院内，含砖瓦砾石的淤积黄土。过程：辽中京博物馆院内有一片荒草地，我们先用铁锨开挖，尽可能挖成较大的土块，然后用石锄敲碎土块，勾出杂草，然后平整土地。我们挖了近5m2的面积。结果：这种使用方式非常有效，不费气力，相比人弯腰以土块互相碰撞碎土要省力得多，平整土地、掏出沟垄同样有效。实验2原料：火山凝灰岩；重量：1083g；尺寸：194×109×43mm；刃口：陡圆，一面为天然砾石面，未加修理。地点：辽中京博物馆院内。过程：在我们实验期间，辽中京博物馆正好进行绿化工程，翻耕起来许多大土块，已晒干硬，正好可供实验。碎土耙土实验分两次共持续了2.5个小时。结果：使用效果良好，刃缘部位有成片的撞击形成的白点，正在形成磨圆的痕迹。石锄先入土的外表面刃缘部位有极微弱的擦痕，肉眼可见。实验3原料：石英砂岩；重量780g；柄重550g；尺寸：153×120×34mm；刃口：刃缘平直，锋利。地点：辽中京博物馆院内。过程：为了了解不同重量的石锄对于碎土效率的影响，此实验石锄的柄为一铁柄金属锄，碎土耙土使用2小时（图5）。结果：使用效率不如实验5的石锄。刃缘稍磨圆，两侧突起的部分稍许磨光，一角有微弱的擦痕，刃缘两面显微镜下放大60倍，也可以观察到微弱的擦痕，垂直于刃缘，与石锄运动方向一致。
1.2第二组实验：垦荒除草
实验1原料：火山凝灰岩；重量：1038g；柄重：1400g；尺寸：188×126×30mm；刃口：曲折，较锋利；地点：辽中京博物馆院外的两处荒地。过程：经过前两次使用实验后，我们考虑石锄刃厚，不利于挖掘，但是其刃缘曲折，使用中势大力沉，也许可以用来垦荒除草。我们首先选取了一处草茎贴地生长的草地进行除草，锄地实验跟挖掘一样困难，粗钝的刃口很难切断草茎，即便截断，草根依旧残留在土中。使用20分钟，不得不放弃。我们又考虑也许它适用于除去较大的杂草，于是选取一块长着小手指粗细杂草地进行除草实验，遇到同样的问题，曲折的刃缘并不能将杂草从土中带出来。结果：两节实验都以失败而告终，势大力沉、刃缘曲折的石锄并不能用来垦荒除草，即使能够除掉茎叶，也无法除去草根。实验2原料：石英砂岩；重量：589g；柄重：1400g；尺寸：168×104×28mm；刃口：锋利，微凹。地点：辽中京博物馆院外荒地。过程：我们选择了更细腻的材料，并将刃口打制加工得更薄，更平直。垦荒草地5分钟，遇到实验1同样的问题，即只能除去荒草的茎叶，而不能除其根，若要除根，仍需挖掘。结果：较薄而锋利的石锄仍然不适用于挖掘荒草地，每次切入的深度不足以挖出草根，而且使用起来相当费力，效率低下。
1.3第三组实验
挖土实验1原料：角页岩；重量：986g；柄重：1400g；尺寸：180×112×40mm；刃口：较陡，平直；地点：吉大南校苗圃建筑填土，土质粘重，含少量石块瓦砾。过程：前后有十余位研究生参与了挖掘，每人仅能坚持三、四十下，因为石锄刃钝，每次仅能掘进3~5cm，强大的反弹让人的胳膊很难承受。我们前后进行了约2小时的挖掘实验。结果：用这种石锄挖这样的土壤是不可能完成的任务！如此粗钝的刃部无法有效深入到土壤中。实验2原料：火山凝灰岩；重量：1065g；柄重：1400g；尺寸：152×132×31mm；刃口：磨制，刃缘锋利，平直。地点：辽中京博物馆院内。过程：为了参照对比，我们又制作了一柄磨制刃口的重型石锄，观察它的挖掘效果。我们挖掘一片较松软的土地，持续时间约一小时。结果：即便是松散的土壤，石锄切入土层的深度也不理想，不超过10cm；而且我们还观察一个重要的现象：即在石锄挖地的过程中，由于使用者要踩在新挖开的土地上进行挖掘，所以使用者随即又将翻开的土壤踩实了，而采用石铲挖掘则不会有这样的问题。实验3实验标本同实验2，只是实验地点选在铁匠营子镇东的黄土梁上。过程：考虑到河谷地带土壤粘重，我们将石锄带到黄土梁上使用，挖掘一片林边的荒草坡地，持续时间约2小时。结果：挖掘效率稍好于河谷平原地带，但是挖掘深度依旧比较浅，不超过10cm，不能形成土块，踩实新挖开土地的问题仍然存在。使用起来还是非常费气力，使用者很难持续使用5分钟。
1.4.复制使用实验小结
无论是重型还是轻型的；无论是曲折的打制刃口，还是锋利的打制刃口，抑或是磨制的平直刃口；无论是在粘重的河谷平原土壤中使用，还是在松软的黄土梁上，所有用于挖土的石锄都无法有效地深入到土层中，挖起大土块。我们可以相当肯定地说，如果用石锄来挖土，那么它就是一种效率极为低下的工具。实验还表明，这些石锄同样不适合用来除草，它们无法挖出草根，也不容易切断草茎，难以实现除草的目的。但是实验显示，石锄用来碎土、勾出杂草、耙地、乃至勾出田垄都非常有效，使用起来轻松自如，不费气力，使用者能够持久使用。
2民族学材料的佐证
有过农村生活体验的人可能知道，用锄挖地多因为土地相当板结，使用铁锨难以挖掘。选用的铁锄大多较为厚重，而且形制较窄长如镐头，能够切入到较深的土层中，进而撬起土块；然后使用者翻转铁锄，利用铁锄的柄部将大土块敲碎，最后该用小锄头平整土地，进行播种。当然，不同地区挖土工具形制还有所差异，民族学调查资料可以提供一些参考。大山前遗址部分灰坑与灰沟壁上发现的工具痕迹显示古人使用的是单齿或是两齿的工具，单齿的工具痕宽1.5~2cm，双齿工具痕齿距4~15cm[6]。前者毫无疑问是耒，后者是否是耜尚可存疑。云南独龙族使用一种木锄，用火烘烤弯曲的树枝制成（图5:1），齿间距也在大山前遗址双齿工具齿距范围之内。独龙族与德钦的藏族还使用一种独齿的木锄，用于掘土和敲打土块，还使用一种类似于木锄的长柄木啄，用于引水灌溉（图5:2）[14]。跟大山前遗址出土石锄相比，这些单齿或双齿木锄更可能深入到土层中，尤其是后者，更可能挖成大土块。南美印加人的农耕技术提供了一个较好的参考范本，印加人建立了复杂的社会组织，但是很少金属农具，跟夏家店下层文化相似。印加人翻耕土地时使用一种类似耜的工具，又称为脚犁，似耜但尾端弯曲，尖部木制，偶用青铜，有横踏木。使用时两人协作，一人踩踏横木，用力将脚犁踩入土中，然后撬起土块，另一人协助翻动土块；然后使用另一种类似石锄与木啄的工具将土块打碎，这种工具有一个专有名称“Waqtana”，通常是独木所制，利用一端的天然的树节或是前端固定的石块粉碎土块[15]。通常是男性挖土，女性在翻土碎土。结合前文我们对大山前石锄的重量分析，这些石锄的使用可能也多是女性在使用，使用方式可能与印加人的方式比较相似，即男性挖土，女性碎土。民族学的证据表明挖土并不必然需要石质的工具，木制的耒或耜都能很好地完成任务，带齿的木锄或木耜能够都掘进土层，翻起大土块。此外，木制的掘土工具弹性更好，在撬动土块时比石质工具更不容易折断。在粉碎土块时，石质的工具也不是必需的，木锄或是木啄同样能够胜任。当然，在粉碎坚硬的土块时，石质的锄显然比木锄要更有效，因为它更坚硬，另外石头密度更大，使得石锄重心更靠近锄端，使用时更有效率。
3讨论
结合社会历史背景与自然条件了解工具的功能不仅有助于我们更好地理解工具的使用方式，反过来也有助于我们通过工具功能的复原去探讨更深层次的社会历史、文化适应等方面的问题。通过上面的讨论我们基本可以确定大山前遗址出土石锄的功能范围，它可以用于碎土、勾出杂草、耙地、在松土中开出垄沟或是在灌溉时引水等。它不可能用于挖掘，尤其是挖起大土块；它也不可能用于清除杂草。下面的问题是这种工具在夏家店下层文化农耕方式中起着什么样的作用呢？为什么需要这样的工具呢？青铜时代的夏家店下层文化已进入复杂社会阶段[7]，表现为聚落的建筑都有防卫的考虑，依山丘、坡岗而建，或是形成平地土丘[5,16]，多有城墙，甚至有马面[17-18]。大山前第一地点就是相对独立的圆顶土丘，临河的一面陡峭，形成天然的防御，另有城墙发现。此外，身首异处的人骨[19]、象征权力的钺、礼仪活动所用的石罄等表明一个社会分化、战争频繁的社会特征。为了社会统治阶层以及战争的需要，就必须有更多的生产剩余。战争与社会政治的复杂化导致不同社会政治单位之间的边界更加清晰，人们只能在自己所属区域范围内耕种，需要在同等面积的土地上生产出更多的粮食，原始的精耕细作由此而生。考古遗迹已经表明，夏家店下层文化时期，人们使用单齿与双齿的工具挖土，由于遗址中没有类似石质工具出土，我们有理由认为它们是木制工具。当土块被翻起后，人们再用石锄将其粉碎，平整土地，开沟分垄，然后播种，引水灌溉，并用真正的石锄进行中耕2)，从而提高单位面积的产量。这种原始的精耕细作也许与战国时期使用铁制农具无法比拟，但它可以说是石器工具农业的顶级水平了。以大山前遗址为例，人们居住在山梁之上，与之相比，现代村落都在山梁下，山梁上已辟为耕地，阴面种植了油松。史前环境的重建表明大山前遗址附近有油松林与蒙古栎林，以及河流存在，气候温湿[3-4]。由于山梁上有树木生长以及村落分布，所以至少有部分耕地要分布在河谷地带。这个地带的土壤中粘土成分更高，土质粘重，植被丰富，根茎众多，耕种起来较之山梁上疏松均匀的黄土要困难得多。于是我们可以推知挖起土块晒干之后由于粘土与根茎的牵连，要粉碎它们需要更沉重、更坚实的工具，石锄在对付这种土壤方面毫无疑问要好于木锄或木啄。这里牵涉到一个有趣的问题：早在兴隆洼文化时期，辽西地区就出现了类似的打制石锄，如兴隆洼[20]、兴隆沟[21]、查海[22]等遗址，但是随后的赵宝沟文化、红山文化又没有类似器物了，倒是到了青铜时代的夏家店下层文化又突然复兴了，这种很早出现，后来又不见，接着又出现的现象反映了怎样的历史变化呢？一个可能的解释是兴隆洼、赵宝沟、红山文化时期人们主要耕种还是黄土坡地，在粉碎土块方面用木锄、木耙就能完成，而且不用引水灌溉，也不用担心木锄的木质端部反复被水浸泡后开裂的问题。下面的问题是为什么兴隆洼文化有那么多的石锄呢？部分兴隆洼文化的石锄的确有挖掘的功能3)。兴隆洼文化是辽西地区目前已知最早的新石器文化，处于原始农业的起步阶段，这种效率不高的挖土石锄以及平头的石铲，被后来的赵宝沟文化尖刃石铲以及红山文化的舌形大石耜所取代。青铜时代的夏家店下层文化此时复兴石锄，显然不可能重复兴隆洼文化已被取代的低效率使用方式，它发挥了石锄本身超越木质工具的优势，构成其原始精耕细作农业中重要的一环。回过头来看整个研究方法，我们发现石器功能的复原研究中，单纯的使用痕迹观察以及与实验标本对比是难以实现准确判断的，因为受制于我们的研究时间，不可能完整复制石器上使用痕迹，这些痕迹可能是若干年的使用后才形成的。通过工艺设计的分析，我们可以先限定其功能范围，而切身的操作实验让我们体会到某些使用方式是极其低效，难以持久使用的。民族学的材料更增添了我们对于石锄在农耕方式中作用的理解。最后，结合社会历史背景与自然条件的石器功能研究可以让我们认识到更深入的社会问题。
4结论
通过对大山前遗址出土石锄的工艺设计分析、使用痕迹观察、复制使用实验以及民族学的类比，我们就其功能、使用方式与社会历史意义有了比较明确的认识。大山前遗址出土石锄不是一种挖掘工具，也不是一种除草的工具，而是用于碎土、勾草、耙地、开沟垄、引水灌溉的工具。在石器设计制作上就没有赋予它良好的挖掘功能；使用痕迹以磨圆为主，不见挖掘使用常见的刃部擦痕与偏锋；复制使用上也证明它在挖掘上极其费力，难以切入土壤，同样在除草实验中也非常低效，无法有效除去草根，切断草茎也较为困难。民族学的材料挖掘土壤并不必然需要石质锄头，木质工具同样有效。结合大山前遗址的自然条件以及夏家店下层文化的社会历史背景，可以推知石锄是当时原始精耕细作的重要环节，它协助夏家店下层文化时期的人们开垦河谷地带平坦的田野，粉碎冲积平原上裹有许多草茎的、粘重的土块，并且开垄沟、引水灌溉，提高单位面积的产量，为夏家店下层文化时期的社会分化、战争提供了重要的粮食生产的保证。最后，我们发现综合运用石器工具的工艺设计分析、使用痕迹观察，切身的复制使用实验，以及民族学的类比，同时将所要分析的石器工具置于其特定的社会历史背景、自然条件中来理解，并在历史进程中来理解工具的演化，我们就不仅能够比较准确地了解石器工具的功能、使用方式等，还可以进一步了解它所蕴含的社会历史意义。
作者：陈胜前 杨宽 董哲 陈慧 王立新 单位：吉林大学边疆考古研究中心 安徽文物考古研究所
