科技考古是在考古领域运用多种自然科学的研究理论、方法和技术，逐步形成的自然科学与考古学相交叉的新学科。科技考古以20世纪50年代碳十四测年技术的出现为开端，古DNA研究尤其是近十年来高通量测序技术所引发的古基因组学，带来了科技考古的第二次科学革命。近年来，科技考古的发展风势正好，蛋白质组学等新的技术手段不断给予其新的活力和动力。
2022年，3本颇具学术价值的科技考古论文集得以出版。北京大学考古文博学院等编写的《考古学研究（十三）：北京大学考古百年考古专业七十年论文集》《考古学研究（十四）：科技考古研究专号》两本论文集从考古年代、动物考古、植物考古、人骨考古、木材考古、分子考古、冶金考古、盐业考古、玉石器科技考古、陶瓷（玻璃）科技考古等多个方向回顾了中国科技考古发展历程，展望了它的未来发展方向。《科技考古与文物保护：原思训自选集》精选了科技考古和文物保护领域资深专家原思训先生在考古年代、陶瓷科技考古、文物保护等方面的相关论著。
在过去的一年里，中国科技考古新成果不断涌现。在此，笔者将围绕环境、人群和生业等研究内容系统回顾中国科技考古在2022年度的进展。
环境考古
考古地理信息系统在环境考古研究中日渐发挥重要作用。周婷婷等人使用ArcGIS软件对关中地区仰韶至商周时期聚落时空分布进行了河流缓冲区分析、高程分析、最邻近分析、核密度分析以及遗址面积等分析，并结合遗址时空变动与气候演化序列进行对比研究，作者认为气候变化是影响关中地区龙山时期聚落遗址数量大幅减少、聚落位置分布格局发生变化的主要原因之一，而商周时期聚落遗址的分布变迁似乎更倾向于生产力的发展，或是由于政治、军事等原因造成的结果。刘建国借助于地理信息系统对于江汉平原地区史前人类整治、管理和调配水资源的情况进行了研究。
就研究对象而言，蜗牛是进行环境考古研究的重要对象，就研究方法而言，氧同位素分析的方法得到了较为广泛的应用。董亚杰等人系统采集了中国北方约1000公里梯度范围内的表土蜗牛组合样品和2万年来黄土剖面的蜗牛化石样品，建立了东亚最丰富的现代陆生蜗牛-气候参数数据库与全新世蜗牛化石样品库，研究表明年温度和季节性气候参数是蜗牛群落主要的控制因子，显著性检验揭示出蜗牛组合是定量重建过去年温度和季节性气候参数的可靠指标（图1）。王蜜等对兰州地区现生蜗牛沿壳体生长轴高分辨率取样以进行δ18O分析，验证了其壳体捕获季节干湿变化的能力，认为蜗牛壳体高分辨率的稳定氧同位素研究在揭示亚洲古季风季节干湿变化方面有巨大应用潜力。刘仲藜等人采用实测和isoGSM2模拟的水稳定同位素数据，对不同时间尺度下的洞庭湖流域夏季降水量与氧稳定同位素丰度的关系以及它们可能的影响因素进行研究，提出氧同位素在洞庭湖流域可以作为降水量的代用指标，这对东亚季风区古气候重建具有积极意义。周景亮等人通过对湖北和尚洞降水氧同位素组成、逐日降水量数据和后向轨迹的模拟，认为和尚洞降水氧同位素组成的季节性变化主要由水汽来源的季节性变化决定的。
图1 黄土蜗牛化石记录的2万年来年均温变化与气候模拟记录的对比
环境考古能够深度理解人地关系，2022年发表的有关环境考古研究的遗址包括：河南西金城、山东大汶口、山东焦家、内蒙古乌拉乌苏西、内蒙古大山前、四川宝墩等。
以河南西金城、内蒙古乌拉乌苏西遗址为例：王青对河南西金城遗址（龙山文化中晚期）资源域进行了分析，认为龙山先民初到之时，遗址周围是全新世早期发育的冲积平原，先民选择高大的黄土丘作为居住和建筑城址之地，以东侧的小河作为生活水源地和防御壕沟；他们在周围的缓土岗种植粟、黍、小麦、大豆等旱作作物，在沼泽地带种植水稻，并在沼泽地带狩猎梅花鹿等野生兽类和采捞田螺等水生贝类作为粮食以外的补充食物；石料可能采自城址以东4千米的古河道河卵石；城址周围控制的十余个聚落可组成两三个聚落群，由其中心聚落向该城址贡纳粮食、肉类、木材、石料等生存资源；而该城址则通过石质礼器（以及可能的玉礼器和陶礼器）的再分配控制这些聚落；该城址可能向其南侧的徐堡龙山城址贡纳生活物资，并接受徐堡城的礼器类奢侈品的再分配。马嘉成等对内蒙古乌拉乌苏西遗址进行了碳十四年代测定、蛋白质组学分析和孢粉研究，认为该遗址先民为活动于距今4800-4500年的狩猎采集人群，当时该地点气候相对温暖湿润，其生产工具主要为石镞，以狩猎黄羊一类的羚羊亚科动物为主要的生计方式，随着距今4500-4000年气候干冷事件的发生，该遗址最终衰落（图2）。
图2 内蒙古乌拉乌苏西遗址灰坑1所在剖面的孢粉百分比图谱
就研究时空而言，环境考古研究重点关注鄂尔多斯地区、环嵩山地区、洛阳盆地、江汉平原、华南地区、长江下游地区（包括浙江井头山、河姆渡、鱼山、小王渡等遗址）、长江源区、青藏高原地区等，时间节点上重点关注距今5200年、距今4800年、距今4200年、距今3800年、距今2800年气候和环境变迁对于人类活动的影响。
以青藏高原环境考古研究为例：陈发虎等整理了近年来的考古发现与研究成果，总结出人类向青藏高原扩散直至定居的5个阶段性发展过程：1、古老型智人自中更新世晚期就开始了对高原的适应；2、现代智人于4万至3万年前已经开启了对高原腹地的探索；3、末次冰消期以来的气候转暖时段，细石器人群向高原大范围扩散，并在全新世早中期的活动更为频繁；4、粟作农业人群至少在距今5200年前进入高原东部低海拔的河谷地带，在距今4800年以后开始定居在高原东部3000米以上海拔的区域；5、距今3500年以来麦作的传入和牧业经济的发展助力人群大规模定居高海拔区域（图3）。
图3 史前农业跨喜马拉雅山脉的双向传播
2022年度与环境考古研究相关的专著和译著主要包括：《考古地理论集》《环嵩山地区三代城市水利系统的考古学研究》《我们从哪里来：史前环境与中华文明的起源》《什么是环境史？》《中国环境史纲》《地学考古——方法与实践》等。以《地学考古——方法与实践》和《中国环境史纲》为例。靳桂云、宿凯编著《地学考古——方法与实践》集中展示了靳桂云及其团队围绕环境考古、聚落考古和古代人地关系等重大学术问题，开展地学考古研究从而获得的重要成果（图4）。
图4 靳桂云、宿凯编著《地学考古——方法与实践》
周琼、耿金著《中国环境史纲》对环境史的概念、定义和研究内容进行简要概述，同时介绍了学科兴起和发展过程，探讨了影响环境变迁的自然和人文因素，并讨论了人类活动与环境变迁的互动过程（图5）。
图5 周琼、耿金著《中国环境史纲》
人骨考古
张全超认为2022年人骨考古呈现出快速发展的势头，在颅骨形态学、牙齿人类学、古病理学、古人口学、稳定同位素分析以及人类文化行为与丧葬习俗等多个研究领域都有新成果问世，在研究方法、研究技术和国际合作等方面都取得了重要的进展。
在研究方法上，利用掌纹和指纹开展人类有关性别、年龄、利手、身高、体重和体型特征等方面的研究深化了人骨考古研究的内容，牙本质连续切片取样方法有助于精细化个体生命史的研究。在病理学研究方面，牙齿龋齿病与生业之间的关系是研究的重点，唐代人骨上梅毒病理特征的发现对于梅毒传播路线的“哥伦布假说”提出了挑战，古病原微生物基因组研究为探讨多学科融合研究提供了新的思路。在研究技术方面，三维虚拟技术、X射线影像学检查、计算机体层成像（CT）等技术手段已较为广泛地应用于人骨考古研究。
以掌纹和指纹、龋齿病研究为例：宋焕庭等对年龄跨度从11岁到83岁的1510份男性样本中右手拇指的皱纹、乳突纹线密度、乳突纹线和小犁沟的宽度、细点线、屈肌褶纹等特征进行测量，以研究以上指标与年龄的皮尔逊相关性，认为皱纹、乳突纹线密度、乳突纹线和小犁沟的宽度、细点线、屈肌褶纹等可作为手印分析年龄的参考和辅助判断特征。韦璇和袁俊杰通过运用现代法医学、指纹学和痕检学的研究方法，对广州和贵港两地出土的东汉至南朝的手掌印纹砖进行收集、观察和测量，对手印纹行为主体的性别、年龄、利手、身高、体重和体型特征等六个方面进行了分析，推断陶工群体以青壮年男性为主，有少量未成年人和女性，大部分陶工与现代两广人体型差异不大，身高和体质量均为中等，体态敦实（图6、图7）。冉智宇对中国新石器时代的48处遗址（距今10000-3800年）的龋病情况进行研究，发现采集狩（渔）猎人群中，南方人群龋齿率明显高于北方、甚至高于绝大部分农业人群，这与南方对块茎类植物性食物的消费有关，农业人群中，旱作农业人群龋齿率最高，稻作农业人群最低，这可能与不同加工方式下粟黍与水稻的致龋力差异有关，同时也可能受到野生植物性食物资源的影响，由此可见，龋病在不同人群中的分化可能与社会复杂化存在关联。
图6 广州、贵港东汉至南朝不同陶工的手掌印纹砖
图7 广州、贵港陶工的综合体质特征
2022年度发表人骨考古研究的遗址包括：甘肃马鬃山同古图和山德遗迹区试发掘的4个墓葬点、河南八里岗、河南小胡村墓地、河南青台、河南王营楚墓、河南郑韩故城、湖南千家坪、甘肃马鬃山地区墓葬、辽宁牛河梁、辽宁水家村墓地、辽宁田家沟墓地、辽宁孝信汉村墓地、内蒙古哈民忙哈、内蒙古井沟子、内蒙古土城子、内蒙古毛庆沟墓地、内蒙古饮牛沟墓地、内蒙古乃仁陶勒盖、青海马排墓地、青海官却和、山东后李、山西西南呈墓地、山西聂店墓地、山西大河口遗址、山西御昌佳园墓地、陕西曹家寨墓地、陕西蒲家寨墓地、陕西孙家、陕西统万城、陕西周原遗址齐家村东墓地、陕西周公庙墓地、陕西幸福林带墓地、四川猴子洞、陕西桃花园墓地、西藏结萨石室墓M2、西黎城西关墓地、新疆巴音布鲁克机场墓葬群、新疆察吾呼一到四号墓地、新疆胜金店墓地、新疆山普拉古墓、新疆加尔肯加尕墓群、新疆柴窝堡墓地、新疆加依墓地、新疆十户窑墓群、浙江良渚钟家港等。
以河南青台、山东后李和焦家、青海官却和、陕西曹家寨墓地为例：原海兵等通过对河南青台遗址仰韶文化中晚期91例个体、1913枚牙齿罹患龋齿的统计与分析，发现该地人群患龋率为71.43%，龋齿率为13.38%，女性龋齿率高于男性，可能与女性孕期生理变化、食物选择及性别分工等有关，青台人群显示出较高的龋齿罹患率，暗示该人群饮食中应包含较多的碳水化合物类食物，这可能与该地发达的旱作农业有关（图8）。赵永生等对山东后李遗址（北辛文化）和焦家遗址（大汶口文化中晚期）墓葬中人骨存在生前去除牙齿行为的样本进行研究，认为在海岱地区，北辛文化居民最早出现拔牙现象，且都是拔除双侧上颌侧门齿，这可能与成年仪式相关，拔牙现象的消逝可能始于大汶口文化晚期，至龙山文化时期出现了整体性的衰落（图9、图10）。陈靓等对青海官却和遗址与南区墓葬和祭祀坑（吐蕃时期）中出土人骨进行了性别年龄鉴定、人口学统计、颅骨形态特征以及病理学分析，发现该地男女性别比例为2：1，男性死于青年期的比例略高，女性死于中年期的比例最高，该地居民患龋率为零，说明其饮食主要来自于牲畜的乳和肉，在下肢骨——特别是股骨上——出现发达的肌肉附着点和股骨颈处新增的小平面等特征显示出该人群经常骑马，其种系组成既包括中颅、高颅、狭颅的东亚类型成分的当地土著人群，也包括短颅、低颅、阔颅的北亚类型的外来人群。赵东月等通过体质人类学和古人口学研究方法，并结合历史文献，对陕西曹家寨墓地（清代）的人口结构进行了初步分析，发现该地男性远多于女性，可能与清代盛行的“溺女婴”风俗有关，两性的死亡高峰皆在中年期，但生育行为使得女性壮年期的死亡率是男性的2倍多，男性个体有相对更长的寿命，墓地人骨的埋葬方式和迁葬行为，反映了清代一夫一妻多妾的婚姻形式以及平民阶层个体家庭为主的家庭结构。
图8 河南青台遗址人群所患龋病程度示意
图9 山东后李遗址中北辛文化墓葬的拔牙现象
图10 山东焦家遗址中两例未能成功去除左侧上颌侧门齿的个体
青藏高原人类起源和人群扩散是人骨考古重点关注的研究内容。张佩琪等梳理和总结了当前考古学、古人类学、古气候学及遗传学等的最新研究成果，提出两种关于丹尼索瓦人和早期现代人在青藏高原这一高海拔极端环境中扩散和演化过程的可检验假说：一是连续生存活动与逐渐适应，其开端可早至全球海洋氧同位素3阶段晚期；二是断续的生存活动，即古代人群在高原上多次短时间生存然后消失，直至全新世才实现永久性定居（图11）。
图11 现有青藏高原人群历史的证据与两个假说
锶同位素分析方法已广泛应用于中国考古实践，主要用以研究生物的迁徙。吴晓桐等对该分析方法进行了反思，其从生物锶的来源入手，列举了锶同位素分析在骨骼和牙本质样本中的成岩污染问题、不同地区的锶同位素重叠现象、牙齿和骨骼的锶同位素混合效应和不能识别移民后代等四个方面的局限性，认为构建中国生物锶同位素分布图、开展多种同位素综合研究是同位素示踪研究未来发展的重要方向。
2022年度针对考古遗址出土人骨和动物遗存开展碳氮稳定同位素研究的遗址包括：安徽欧盘窑址M1、贵州红营盘、贵州鸡公山、贵州银子坛、河北白庙墓地、河南龙湖国棉一厂、河南望京楼、河南西金城、河南小胡村墓地、河南郑州商城、河南小双桥、湖北望山桥1号墓、湖北黄家台18号墓、江苏东阳军庄汉墓群、甘肃马鬃山、江苏梁王城、内蒙古哈民忙哈、山东后李、山西金茂府墓地、山西天泰街北魏墓群、山西西南呈墓地、山西横水墓地、陕西寨头河墓地、山西虫坪塬、陕西史家河墓地、四川皈家堡、四川红桥村、四川金沙、四川十二桥-新一村遗址、四川营盘山、新疆东喀腊希力克别特、新疆喀拉苏、新疆莫呼查汗墓地及遗址、新疆石城子、新疆图瓦新村、新疆托干拜2号、新疆营盘墓地、云南大阴洞、云南学山和浙江田螺山等，此外，研究者还对蒙古国高勒毛都2号墓地进行了研究。开展锶、氧、硫等同位素分析以研究人类迁徙活动的遗址包括：贵州中水和河南郑州商城等遗址。开展同位素研究的遗址以河南望京楼遗址为例：王宁等通过对河南望京楼遗址夏商时期29例先民肢骨和23例先民肋骨进行碳氮稳定同位素分析，认为望京楼先民以C4类植物（粟黍）为主，也包含少量C3类植物（水稻、小麦或大豆），这表明中原地区在商代延续了龙山时代即已出现的多品种农作物种植制度，但粟作农业的主导地位始终未发生明显变化。
开展区域性碳氮稳定同位素研究的地区包括：山东海岱地区、新疆阿勒泰地区、河南郑洛地区。以新疆阿勒泰地区研究为例：董惟妙等通过对阿勒泰地区青铜—早期铁器时代4处墓地出土的动物和人骨进行碳氮稳定同位素分析，发现先民食谱以肉类蛋白为主、粟黍比重偏低，环境条件限制了粟黍旱作农业的发展，人群的流动促进了粟黍的传播。此外，侯亮亮著《殷土芒芒：先商文化人群的生业及迁移活动研究》利用多种稳定同位素分析方法对先商文化考古遗址出土人骨和动物遗骸进行研究，探讨了先商先民的生业经济和迁徙活动（图12）。
图12 侯亮亮著《殷土芒芒：先商文化人群的生业及迁移活动研究》
基因考古是科技考古前沿研究。沈曲等回顾了古DNA研究的学术历程，认为自20世纪80年代至今，分子克隆技术的出现、聚合酶链式反应（PCR）的诞生、古DNA提取和文库构建及富集等方法的进步分别带来了古DNA研究的三次技术变革，古DNA揭秘灭绝古老型人类与现代人关系，进一步表明现代人的起源与演化是一个复杂过程，古基因组揭示了全球人类演化的基本格局，不同地区人群互动模式各不相同，或群体内部相互混合，或多次人群混合和替代，经过复杂演化共同形成今天的世界人群。蔡大伟回顾了古DNA研究在人类起源、农业起源、家养动物起源与驯化、古代疾病演化等方面取得的重要研究成果。刘逸宸和付巧妹系统梳理了近十余年来古基因组学的研究进展，特别是依据古DNA数据所复原的人类遗传历史。
2022年度针对具体遗址出土人骨进行古DNA研究的遗址包括：甘肃黑水国墓地、甘肃磨沟墓地、山西西南呈墓地、陕西石峁、青海官却和遗址和墓地等。以山西西南呈墓地为例：韦兰海等选取了山西西南呈墓地（西周中晚期）12座墓葬中人类遗骸的部分遗骨进行古DNA测试，认为该地人群是古代华北人群和古代华南人群的母系混合，与现代华北汉族人群的母系遗传结构相似，而父系则显示了该地人群对新石器时代以来华北地区古代人群的继承性，古代戎狄人群、农牧交错地带人群和汉藏语始祖人群也参与了该地人群的形成过程。
人类起源和人群扩散是古DNA研究的重点。以新疆地区为例，维卡斯等对新疆不同地区39处考古遗址的201个古代人类古基因组样本进行分析，发现新疆青铜时代早期人群既含有塔里木盆地本地人群成分，也与周边的人群有着不同程度的交流和融合，青铜时代中晚期至铁器时代安德罗诺沃有关人群的西方草原人群成分流入该地，而古东亚人群成分也出现增长。
人骨考古学者不断勾画学科发展方向。李法军提出在体质人类学未来十年研究中应当进一步明确学科概念，厘清内涵与外延；聚焦与凝练学术问题，开展以学术问题为导向的综合性研究，依次逐步产生有关论题的一般性假说和重大理论；加强多学科交叉与融合，拓展研究领域；重视人骨研究的伦理学问题；重视团队建设、人才培养、科学普及以及与现实社会对接。
植物考古
1、大植物遗存研究
发表大植物遗存研究的遗址包括：广东甘草岭、河南贾庄、河南后高老家、河南车庄、河南官庄、河南平粮台、河南望京楼、河南鹿台、河南西金城、江苏韩井、内蒙古大山前第I地点、青海官却和、山东三官庙、陕西庙梁、陕西石峁遗址皇城台地点、新疆石城子、新疆石人子沟、云南海门口和重庆大水田等。
以河南鹿台、河南望京楼和车庄、江苏韩井、广东甘草岭、青海官却和遗址为例：邱振威等通过对江苏韩井遗址出土的距今8000多年前的大植物遗存、微体植物遗存、食物残留物以及稻田状遗迹的形态结构进行分析，认为该遗址已存在早期水稻栽培行为，这为淮河流域成为史前中国早期水稻栽培与驯化的又一重要中心提供了关键性的新证据（图13）。陶大卫等通过对河南鹿台遗址出土植物遗存进行分析，认为仰韶时期单纯以种植粟黍为主，至龙山时期形成了粟、黍和大豆共存的多种农作物结构，该研究深化了对中原地区新石器时代晚期环境、生业与社会关系的认识（图14）。唐丽雅通过对河南望京楼和车庄遗址出土青铜时代植物遗存进行研究，认为两处遗址均以种植粟和黍的旱作农业为主，中原地区青铜时代农业发展有两个转变：夏商之变表现为小麦地位的上升，商周之变表现为水稻地位的下降，聚落等级和政治因素对于农作物品种和农业发展产生了重要影响。邓振华等通过对广东甘草岭遗址出土大植物和植硅体遗存进行研究，发现了距今4800-4600年的水稻和小米遗存，其中，小米是目前岭南地区考古遗址中发现的最早的旱作农作物遗存，研究者认为华南地区在新石器时代晚期比较普遍地存在水稻与小米混作的农业方式。钟华等通过对青海官却和遗址（吐蕃王国统领下的邦国时期，公元740年前后）出土植物遗存进行分析，认为官却和遗址的古代人群以裸大麦（青稞）为绝对主食，同时还食用小麦和燕麦，以木炭而非牛羊粪便作为主要燃料，根据炭屑炭化种子的分布推测该遗址没有被长期持续性使用。
图13 江苏韩井遗址H135①出土陶片中的植物印痕和植硅体
图14 河南鹿台遗址新石器时代晚期的农作物遗存
粟、黍、小麦和麻等是大植物遗存研究的重点。小麦种植的发展推动了“四时”观念的形成和转磨技术的产生与传播。任文洁将植物考古和历史文献相结合，梳理了小麦在殷周春秋之际推广种植的时空特征，发现“四时”观点中相对晚出的冬夏两季与小麦存在联系，认为小麦的推广种植是促使先秦时期“四时”观点不断强化的重要因素之一。傅文彬等分析了考古出土转磨入料口的演变与发展过程，在与地中海类型转磨相比较的基础上，认为我国先民独立发明了转磨技术，其产生和扩散与小麦逐渐成为主食以及推广种植存在密切联系。刘妍等通过对新疆吐鲁番地区出土的麻类遗存进行研究，认为古代新疆先民对麻的利用大致经历了从精神活性物到粮食作物、纤维作物乃至药用植物的转变。
粟黍的传播是研究重点。邓振华从大植物遗存证据出发，借助碳同位素研究的最新成果，对于粟黍的起源和早期传播进行了系统研究，研究表明距今10000-8500年为粟黍农业早期发展和初创阶段，距今6500-6000年形成以粟为主、以黍为辅的模式，粟黍的后续传播可分为两类，一类是促成传入地的农业化，包括我国西南、华南以及东北亚、东南亚地区，另一类为将新的物种资源引入原本已经农业化的区域，包括长江中游和下游、西亚以及欧洲。张贵林等通过对我国150处遗址的238个粟直接测年数据进行贝叶斯年代模型分析，提出粟由黄河中游地区沿着西北线和西南线两条主要线路向西传播，于距今5000年前抵达黄河上游和西南地区的中低海拔地区、于距今4700年进入西北干旱区，其地理扩展明显受到了地形、热量和降水等自然要素的限制，粟在向西传播过程中经历了明显的降水梯度变化，种子表型性状呈现多样化差异但总体呈稳定的趋势，提出新石器时代晚期以来粟产量的增加主要依靠单株种子粒数增加，该研究首次发现的多个保存完整的粟花序（俗称谷穗）为研究粟的多样化和表型分化提供了极为关键的实证材料。
开展区域性大植物遗存研究的地区包括：东北地区、河北地区、郑州地区、滹沱河流域、渭河上游地区、海岱地区和长江中游地区等。以郑州地区、海岱地区、长江中游地区为例。曹冬蕾等通过对河南郑州地区10处考古遗址（包括大河村、朱寨等）区域性考古调查和炭化植物遗存分析，认为郑州地区在仰韶文化中晚期已经形成粟黍旱作农业为主的农业格局，野生植物资源所占比重很低，成熟的定居农业社会在不同地貌单元中形成不同的生产组织方式，平原地区大型遗址的农业以自产自消为主，台塬地区大型遗址不会或少量从事农耕活动、消费的农作物主要来自于周边中小型遗址（图15）。郑晓蕖等系统梳理了山东海岱地区龙山文化时期的生业考古资料，对各小区域的农作物格局、动植物资源利用及聚落生业进行了系统分析和对比研究，农业以种植业为主、畜牧业以家猪为主，这是生业模式上的共性，聚落结构和等级差异对于生业模式的影响尤为重要，中心聚落能够调控周边聚落的家养动植物资源。吴传仁等应用Z值模型以评估长江中游地区史前城址农业经济的风险管理模式，研究表明该地区一直是以稻作为主体的稻旱混作农业为中心，同时采用空间利用多样化和农作物多样化作为两种缓冲机制以减少农业经济中的风险。
图15 郑州地区仰韶文化遗址考古调查出土炭化植物遗存
2、植硅体研究
利用植硅体方法进行种属鉴定以及人工施肥的研究取得进展。王聪等对麻类作物的果实或种子进行了植硅体形态研究，探寻具有鉴定意义的特征植硅体类型，麻类作物不同品种间不规则多边疣粒板型植硅体在形态大小上细微的差异与品种以及气候条件无直接关系，推测其形态的种内差异可能是受到了局地土壤环境条件的影响。唐先干等研究人工施肥对典型水稻扇形植硅体形态发育的影响，研究发现人工施肥扇形植硅体形态尺寸大于不施肥者、随着发育形成长柄型减少而短柄形增多的趋势。葛勇等对28份水稻、1份假稻和1份菰样品的小穗植硅进行系统研究，从而从植硅体分析角度建立区分水稻、假稻和菰的判断标准和方法。
发表植硅体遗存研究的遗址包括：安徽井水墩、福建大坪顶、河南汪沟、河南文坎沟东地点、山东城子崖、四川皈家堡、西藏孔桑桥、新疆莫呼查汗沟口等。
以河南汪沟、山东城子崖、四川皈家堡、新疆莫呼查汗沟口遗址为例：杨凡等通过对河南汪沟遗址进行植硅体分析，认为仰韶文化晚期的农作物有粟、黍和水稻，其中粟和黍比例较高、水稻的比例较低，说明汪沟聚落有着较强的劳动组织能力，大家庭或家族公社是聚落生产与生活中的基本组成单位（图16）。葛利花等通过对山东城子崖遗址龙山时期不同遗迹单位的15份土样进行了系统的植硅体分析，认为农业上已形成了粟、黍、稻、小麦、稗（可能）的农作物组合方式，对农作物的种植和收获采用了较为先进的管理技术，遗址周边的野生植物资源仍为重要补充。郇秀佳等通过四川皈家堡遗址出土植硅体进行研究，认为距今5000年左右藏彝走廊南部地区已经形成了包括粟、黍和水稻在内的混合农业，这就说明西南地区农业的转变是基于此三种农作物组合的传播，而并非单一农作物依次引入的结果。任琳等通过对新疆莫呼查汗沟口遗址（北朝时期，公元386-581年）的植硅体进行分析，认为农作物以小麦和黍为主，同时还包括大麦和粟，该遗址农业活动较为发达，本地化的水利技术是推动大规模农业活动的重要因素。
图16 河南汪沟遗址常见植硅体类型和硅藻化石
3、淀粉粒研究
发表淀粉粒研究的遗址包括：河南西金城、山东双墩等，此外，研究者通过淀粉粒和植硅体分析以探讨夏家店下层陶鬲的使用。杨玉璋等对于安徽双墩遗址出土石制工具表面残留古代淀粉粒进行分析，首次获取到新石器时代中晚期人类加工植物性食物的工具由磨盘磨棒转变为杵臼组合工具。刘舒等通过对内蒙古赤峰地区6处夏家店下层考古遗址出土陶鬲的外壁和内壁残留物进行淀粉粒、植硅体和微炭屑分析，认为陶鬲主要通过外加热的方式炊煮粟、黍等谷物以及块根类、小麦族及其他早熟禾亚科植物。
淀粉粒分析是有机残留物分析的重要手段，特别是在酒类遗存研究方面发挥了重要作用，刘莉团队在浙江上山（宋代陶缸）和河南二里头遗址中发现有酒类遗存。
4、施肥：以植物碳氮稳定同位素研究为中心
通过对植物遗存进行氮稳定同位素分析以追溯和研究人类施肥行为的研究是学术热点，武汉大学、山东大学、郑州大学和兰州大学等已陆续开展相关研究。
王欣等通过现代实验以建立粟类作物氮稳定同位素比值与施肥程度之间的对应关系，实验结果显示：粟的δ15N值可以反映粟类作物是否施加了有机粪肥。王欣对嵩山南麓河南王城岗、瓦店、新砦、程窑等4处遗址出土植物遗存进行稳定同位素分析，认为该地区龙山文化晚期已经较为普遍地对粟、黍和一定程度上对稻进行施肥，不同人群食用不同的农作物种类以及不同种植方式产生的农作物。董豫等开展现生粟、黍、小麦的温室种植实验并研究施肥对于氮稳定同位素的影响，研究表明施用有机肥会导致粟和黍氮同位素值升高，氮稳定同位素值可以作为研究粟黍类作物早期施肥的重要指标，但需注意的是：干旱也可能导致氮同位素值升高，因此，考古遗址中人骨具有较高的氮稳定同位素值不能简单地解释为摄入较多的动物蛋白。陶大卫等通过对河南大河村和秦王寨遗址出土植物遗存进行碳氮稳定同位素分析以探讨黄河中游地区仰韶文化晚期施肥技术对于农业生产的影响，集约化（农作物混合种植）和扩散化（农田面积增加）是造成黄河中游地区农业发展和人口扩张的原因。兰州大学环境考古研究团队将农业与畜牧业之间互动的关系（“粟作农业——家猪饲养——猪粪肥田”）称之为可持续的集约化农业模式，该团队通过对甘肃大地湾遗址（距今7800-4800年）出土动植物遗存进行动物考古、植物考古、有机残留物分析和年代学研究，认为该模式至少在距今5500年前已经形成，该研究认识到农业与畜牧业之间的互动关系，但二者之间是否已经产生如此可持续的集约化的互动则需慎重。
5、粮食存储技术
宋阿倩等通过对陕西西头遗址2处西周时期窖穴内出土土壤样品进行土壤微形态和植硅体分析，认为窖穴主要为储藏粮食之用，营造时采用火烤等加工处理技术，存储粮食种类包括粟和黍，存储粮食的容器主要为三足陶瓮，体现了营造工艺简单、存储物品种类复杂、存储方式灵活的特点（图17）。
图17 陕西西头遗址窖穴H154和H394样品中提取的植硅体及炭屑
韩国河等认为粮食生产和储运是古代王朝的头等大事，汉唐时期以国有官营的方式统一管理粮食的调运，官方和民间仓廪繁多，形成了仓、廪、庾、囷、窖等十余种仓储类型，储粮设施和技术逐渐形成一套相对标准化的做法。
6、植物的历史地理研究
曾雄生对于水稻进行了历史地理研究，认为长江中下游及其以南地区是亚洲栽培稻的起源地，良渚文化农业已率先进入犁耕稻作时代，稻米在国计民生中扮演关键角色，且优势地位没有被其他农作物撼动，稻米影响了中国人的文化认同和社会心理，甚至对国家版图起到某种形塑作用。
李昕升等认为番薯在清代江西地区的扩展是番薯自身优势和人群迁移等因素综合作用的结果，番薯的推广推动了该地区农业经济的转型。
刘兴林等认为汉代可能用水煮法提取灯油，以麻纤维搓制灯芯燃灯，汉代普遍种植大麻和瓠，煮法制油简便易行，灯芯材料易得，陶灯器形简单、选用随意，以瓠、麻油为主要燃料的陶灯解决了汉代广大百姓的日常照明问题。
高迪等主要结合历史文献探讨了魏晋南北朝时期果品的利用及功用，随着果品种植面积的持续扩大，种植技术的不断成熟，种植品类的日益繁多，产品初加工和深加工能力增强，果品在魏晋南北朝时期起到了主食饱腹之用，此外，果品还具有促进社会交往、彰显社会地位等作用并延续至今。
李秋芳认为粟谷是明代华北平原地区最为重要的秋粮作物，广泛种植且品种多样，小麦和高粱种植区域的扩大并未能动摇粟谷的核心和主体地位。
蒋洪恩等依据新疆阿斯塔那墓地出土晋唐时期文献所提供的谷物种植、收获的大致时间，结合朔闰表和史日对照表，推定了吐鲁番盆地晋唐时期居民大致播种和收获大麦、小麦、糜和粟的时间。
7、新技术和专著
秦岭推介了植物考古前沿领域热点研究：植物考古遗传学，从欧亚大陆研究个案出发，从技术、方法、成果和问题等方面对其发展现状进行了述评，希望借此推动我国植物考古的学科发展。
2022年度与环境考古研究相关的专著和译著主要包括：《农业起源和人类活动与环境关系研究》《新疆吐鲁番洋海先民的农业活动与植物利用》《稻作文明探源》《郑云飞植物考古文集》《明清以来美洲粮食作物经济地理研究》《播厥百谷：中国作物史研究》《粟黍的故事》《水稻的故事》《中国作物栽培史》《万物大历史.农耕怎样改变了人类的生活》《中国古代农耕术》《先秦汉唐时期中原农业问题研究》《中国古代重大科技创新：五谷丰登》《中国粮食史图说（文化卷科技卷）》《土豆的全球之旅：一段不为人知的历史》等，其中，王灿、吕厚远著《农业起源和人类活动与环境关系研究》系统总结了农作物遗存鉴定的新技术、新方法，包括植物大遗存、微体遗存和生物标志物等方面研究的新成果，介绍了部分早期农业起源、发展和传播的新证据，以及气候环境背景等方面的研究成果，并对未来农业起源研究的前沿方向进行了展望（图18）。蒋洪恩著《新疆吐鲁番洋海先民的农业活动与植物利用》详细研究了新疆洋海墓地（约公元前13世纪至公元2世纪）内出土的植物遗存，探讨了青铜器时代晚期至铁器时代早期洋海先民的谷物种植、果树栽培、谷物加工、食品制作和木材利用，以及他们对美学、医药等相关植物的选择与开发（图19）。
图18 王灿、吕厚远著《农业起源和人类活动与环境关系研究》
图19 蒋洪恩著《新疆吐鲁番洋海先民的农业活动与植物利用》
木材考古
树木是一种重要的资源，王树芝在树木年代学、木炭分析和木材分析方面均作出了富有成效的研究，她通过系统回顾木材考古的学史，对木材考古的学术前景进行了展望。
发表木材考古研究的遗址包括：河南尚村、广东南越国宫署渗水井、江苏钱樟墓、内蒙古大山前、青海哇沿水库墓葬、新疆阿敦乔鲁、新疆克亚克库都克等。发表木材考古区域性研究的遗址包括：河南洛阳盆地、青海道吐蕃时期墓葬（涉及青海血渭三号墓、青智尕日墓和莫克里一号墓）、青海官亭盆地。杜建峰等通过对洛阳盆地（全新世早中晚期）出土炭屑遗存进行分析，以研究该地区全新世野火的演变过程，全新世早期气候寒冷且干旱、野火频发，全新世中期气候温暖湿润、野火活动微弱，全新世晚期由于气候向干旱化发展以及人类用火规模的扩大，生物量燃烧水平大幅增加（图20）。
图20 显微镜下的炭屑、石松孢子
动物考古
自然科学方法的进步提振了动物考古研究的进展。美国《Science》期刊评选出全球2022年度十大科学突破，其中，研究人员从格陵兰岛永久冻土中提取出具有200万年历史的环境DNA研究位列其中，这些动植物DNA可以用以重建冰河时代的生态系统，这是迄今发现的最古老的DNA，比之前提取自西伯利亚猛犸象骨头的DNA还要早100万年，这一成就将完全改变我们研究进化史的方式。
多学科合作刷新和深化了我们对于古代生业和社会的认知。胡松梅等应用动物考古、古DNA和年代学对陕西庙梁遗址出土动物遗存进行研究，得到了迄今为止直接测年数据年代最早的一批绵羊和普通牛的数据，认为中国牧业经济在距今4400-4100年的龙山文化早期已出现在陕北地区，该遗址还出土了经古DNA研究检测出的奥氏马标本，纠正了“中国全新世野马全是普氏野马”的传统认知。任萌等应用蛋白质组学、植物微体化石、稳定同位素等方法对宁夏中卫常乐墓地（西汉末期至东汉早期）出土饮食遗存进行研究，发现饼分为由小米直接加工的“胡饼”和在小米粉中添加肉食的“烧饼”，肉串为炙烤的羊肉串，肉干由牛肉制成。
2022年度，发表动物考古研究的新石器时代以来的遗址包括：安徽三江坝、河南沟湾、河南望京楼、河南西金城、湖南千家坪、吉林长山、辽宁水泉、内蒙古大山前第I地点、内蒙古元上都西关厢、北京大葆台、青海哇沿水库、陕西木柱柱梁、山西西关、西藏小恩达、新疆达勒特古城、新疆石城子、新疆哈勒哈西特、重庆开县故城、浙江鱼山和乌龟山、浙江凡石桥等。以河南沟湾和内蒙古元上都西关厢遗址为例。河南淅川沟湾遗址出土家养动物包括狗和猪，家养动物所占比例历时性变化的结果表明，仰韶文化第一和二期中野生动物稍多于家养动物，表明狩猎-采集与家畜饲养持重，仰韶文化第三和四期中家养动物占据绝对高的比例，表明家畜饲养已成为主要的获取和利用动物资源的方式。内蒙古元上都西关厢遗址生业方式以游牧方式为主，定居型的家畜饲养及狩猎方式所占比重很低，西关厢先民对动物资源的利用方式以肉食为主，还包括次级产品开发（羊奶、羊毛、牛奶等）、游牧助手（狗）、骨料来源（绵羊、黄牛的距骨，狗的股骨）、交通运输（马、驴、骆驼）、祭祀用牲（可能用马奶祭祀）等多个方面。
发表动物考古研究的区域包括：西藏地区、辽西地区、北方地区、陕北南部地区、内蒙古中南部地区、甘青地区、海岱地区、安徽地区等。宋艳波著《海岱地区新石器时代动物考古研究》依次公布了后李、北辛、大汶口、龙山文化时期各考古遗址动物考古研究最新成果，依据动物生态习性对古环境进行复原，对以六畜为代表的家养动物的出现和利用进行分析，系统揭示了以获取和利用动物资源为中心的史前生业方式的演变，探讨了海岱先民对动物资源的仪式性使用，她认为海岱地区史前畜牧业的重大转变发生在大汶口文化中晚期，对动物资源仪式性使用最早出现于北辛文化时期、至龙山文化时期达到顶峰（图21）。
图21 宋艳波著《海岱地区新石器时代动物考古研究》
除对传统研究对象猪、黄牛等持续研究之外，研究者对软体动物、鱼类和鼠类动物开展研究并取得富有新意的研究结果。林明昊对于黄牛的畜力开发进行了系统的动物考古研究（《Origins of Cattle Traction and the Making of Early Civilisations in North China》），他主要应用病变指数（PIr）和形态测量学方法对中国新石器时代至青铜时代黄牛骨骼（主要是掌骨和跖骨）形态进行比对以检验黄牛是否被应用于牵引之用，研究认为：二里头文化至商代早期中心聚落中精英阶层已开始使用黄牛的牵引力，商代晚期黄牛的牵引力在更大的空间范围内得到了应用，特别是雌性黄牛，这与当时大量雄性黄牛被用于仪式性活动密切相关（图22）。
图22 林明昊著《Origins of Cattle Traction and the Making of Early Civilisations in North China》
埋葬和随葬动物的考古现象多与动物的仪式性使用有关，但并未完全如此，河南沟湾遗址出土完整猪骨可能是掩埋死猪的行为。研究者对山西陶寺、甘肃磨沟、河南殷墟孝民屯、陕西少陵原、陕西孔头沟、四川金沙、陕西秦始皇陵陪葬坑K0006、陕西吴山、江苏拉犁山汉墓M1、甘肃吐谷浑王族墓以及北方地区等随葬和埋葬动物遗存的考古现象进行了动物考古研究，并就祭牲的喂饲方式、文化内涵等进行了解读。暴力与献祭是古代国家的两个重要母题，法国学者勒内.基拉尔（《祭牲与成神：初民社会的秩序》）认为祭牲是用来替代凶手的亲人或其他相关人员中的“替罪羊”，由此，用祭牲献祭的行为源自于杀死“替罪羊”（血亲复仇）以祭祀死者在天之灵的行为，从而化解族群内部矛盾，阻断暴力的进程，使社会秩序重新恢复（图23）。
图23 法国勒内.基拉尔著《祭牲与成神：初民社会的秩序》（中译本）
关于动物驯化对人类社会产生的影响，多位学者从不同的角度予以了探讨。家禽起源为本年度研究的热点，中国早在距今7000年以前就已对鹅进行驯化、家鸡在公元前1650-1250年才在泰国中部地区被驯化等研究引发热议。日本北海道大学江田真毅对浙江田螺山遗址（距今7000-5500年）出土鹅骨遗存进行骨骼形态、年龄结构、同位素和年代学研究，认为距今7000年前鹅已经在中国被驯化，这比家鸡起源的时间要早，这有助于推动家禽驯化研究（图24）。针对89个国家超过600处遗址出土鸡类相关遗存的多学科研究认为，家鸡直至公元前1650-1250年才出现在泰国中部地区，其驯化与农作物种植的起源存在紧密联系，但张亚平院士的研究团队敏锐地指出该认识显然是忽视了中国出土的考古证据。云南被认为是世界上家鸡驯化起源的中心地区之一，有研究对云南鸡品种的已有遗传学研究进行了综述。
图24 浙江田螺山遗址出土鹅遗存
中国古代家养动物的饲料、阉割、兽医等方面的研究也有新的认识得出。“畜以饲为食”，饲料对于畜牧业发展的重要性不言而喻，但少有关于中国古代饲料的研究，李群等主编的《中国饲料科技史研究》基于历史时期中国农业和畜牧业的发展状况，探讨了中国古代饲料科技起源、产生和发展的历时性变化，本书在引用考古资料上存在未能及时关注最新考古发现、引用资料未加核验等问题。
骨器制作是中国古代重要的手工业门类之一，研究者从作坊分布、原料来源、制作工艺、文化内涵等多个方面开展动物考古研究，研究遗址涉及宁夏鸽子山、陕西米家崖、陕西唐长安城西市、陕西周原遗址云塘制骨作坊、河南洹北商城和河南殷墟等。其中，陕西西安唐长安城西市目前发现制骨遗存7处，其中，可以确定制骨作坊3处，2006年发掘南大街北侧制骨作坊，出土有骨器、骨器半成品、骨料、骨废料和制作骨器的工具以及食余垃圾等制骨遗存多达1400余件，骨料来源以黄牛为主，选用骨骼部位以掌骨和跖骨多见，肢骨也占有很大的比重，象牙、鹿角和蚌壳分别是牙器、角器和蚌器的主要骨料来源。
在建设有中国特色、中国风格和中国气派的新时代考古学的引领下，中国科技考古已经为探索中华文明和世界文明作出了独特的贡献。如何进一步推动科技考古学科建设，如何加强科技考古和田野考古复合型人才的培养，如何将标本库和数据库建设推向深入，如何不断将新的科技手段应用于考古实践，如何用全球化视野开展科技考古学术研究，如何在国内外开展广泛而深入的学术交流——中国科技考古将会知行合一、继续扬帆远航。
（因文献庞杂，笔者未能将无机质文物科技考古研究进行综述，深以为憾。本文稿参考2022年度发表文献约550篇，本人学识有限、时间仓促，未能尽善尽美地展现各位学者的研究成果，挂一漏万，万望海涵。在本文稿写作过程中，笔者得到了中国社会科学院研究生院高范翔和武钰娟、康涅狄格大学王雪懿、加州大学伯克利分校董汉洋、北京联合大学王家辉的帮助，特此感谢！）
