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（二）钢的出现。1976年在湖南长沙出土了一口春秋末期的钢剑，经取样分析，它所用的钢是含碳量0.5％～0.6％的中碳钢，剑身断面可以看出反复锻打的层次。这一新技术的出现给人们提供了比铁更为锐利、坚韧的原料。它对于农具、手工工具尤其是兵器质量的提高，有极深远的影响。
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（三）铸铁柔化术的出现。对洛阳水泥厂战国早期灰坑出土的铁锛和铁镈的研究表明，它们都是生铁铸件经柔化处理而得的产物。铁锛是经过较低温度退火得到的，它是白心韧性铸铁或铸铁脱碳钢件的前身或初级阶段的产品；铁镈则是经较高的退火温度和较长的退火时间处理的，是迄今为止我们所知道的最早出现的黑心韧性铸铁铸件。显然，人们是在不断的实践中，逐渐获得了通过一定的热处理，可以改善白口铁性脆、易断裂等弱点的可贵认识，并且经过了一个摸索试验的过程，才掌握了较完善的热处理脱炭技术。增加了强度和韧性的韧性铸铁的出现，在冶金史上又是一个划时代的事件。它使得生铁广泛用作生产工具成为可能，大大增长了铁器的使用寿命，加快了铁器替代铜器等生产工具的历史进程。欧洲到1722年才使用白心韧性铸铁，黑心韧性铸铁在19世纪于美国研制成功，而我国在战国时期已能生产这两种高强度铸铁，比欧美要早两千年以上。
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这三项重大的技术发明是冶铁生产发展到一定阶段的产物，是人们长期实践的经验总结。而每一项进步都给生产工具的变革以新的推动力，也就直接为当时生产力的发展，提供了有力的武器。
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河北易县燕下都所出土的战国晚期兵器，有一些经鉴定是块炼渗碳钢件，其中多数经淬火处理，这证明淬火技术在生产上已经得到广泛的应用。这时，铸造技术也有所进步，铁范的使用就是标志之一。河北兴隆燕国遗址发现了一批这一时期的铁范，它本身就是精美的白口铁铸件。范有比较复杂的复合范和双型腔，范的外形轮廓和铸件形状相似，壁厚均匀，收缩一致，可以增长铁范的使用寿命。同时还采用了防止铸件变形的加强结构——金属型芯。就是在现代，这也是不太容易处理的技术问题。铁范可以连续使用，铸成的器物比较精细，不必再作太多的加工，有的铁范可以同时浇铸两个铸件。这些都降低了成本，提高了生产效率。战国时期能用铁范铸出壁厚仅三毫米不到的薄壁铸铁件，是一项十分卓越的技术成就。
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图3－2 河北兴隆出土的战国铁镰范
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冶铁业的兴起与铁器的逐渐普及
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与上述重大的技术突破或进展相一致，春秋末和战国初年，冶铁业还主要集中在几个地区，而在战国中、后期，冶铁业则已在十分广大的地区普遍建立起来，成为手工业最重要的部门之一，其生产规模也大为扩大。如山东临淄齐国故都冶铁遗址的面积达四十余万平方米。河北易县燕下都城址内有冶铁遗址三处，总面积也达三十万平方米。这时出现了许多著名的冶铁手工业中心，如宛（今河南南阳）、邓（今河南孟县东南）、邯郸等等，出现了像魏国的孔氏、赵国的卓氏、齐国的程郑等一批因冶铁致富的大铁商。铁器的使用推广到社会生活的许多方面。河北石家庄市庄村赵国遗址出土的铁农具已占全部农具的65％；辽宁抚顺莲花堡的燕国遗址出土的铁农具，在全部农具中已占85％以上。这是铁农具在农业生产中逐渐取得了主导地位的证明。而且这一时期出土的铁器，从兵器到各种手工工具和生活用具等，种类繁多，数量激增，质量完好，出土的地点几乎遍及全国各地。又据记载，这时铁器确已成为各行各业必不可少的工具，“一农之事，必有一耜，一铫、一镰、一、一椎、一铚，然后成为农；一车必有一斤、一锯、一、一钻、一凿、一、一轲，然后成为车；一女必有一刀、一锥、一箴、一，然后成为女”【6】。这些都说明了铁器在社会生产和社会生活中的重要性。
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找矿经验和采矿技术
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春秋战国时期不但金属的冶铸技术大为提高，而且已经积累了较丰富的找矿经验并作了初步的总结，采矿技术也有长足的进步。在大量的找矿实践中，人们发现了矿苗和矿物的共生关系。《管子·地数》中说：“山上有赭者，其下有铁；上有（铅）者，其下有银；上有丹砂者，其下有黄金；上有慈石者，其下有铜金。此山之见荣者也。”所谓“山之见荣”，就是矿苗的露头。铁矿表层高价氧化物呈赭色，铅和银常共生，这是现代矿床学所证实了的。这里讲的除把铜和铁的硫化物混称为黄金或铜金外，大体上符合现代关于硫化矿床的矿物分布理论。春秋战国时期人们得到这些宝贵知识，对于矿床的探寻显然起着一定的指导作用。
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1974年，湖北大冶铜绿山发掘出的春秋战国时期的古铜矿井，是采矿技术发展的历史见证。春秋时，矿井有竖井和斜井两种，井深达四十米左右。到战国时期，矿井已深达五十余米，由竖井、斜巷、平巷等相结合组成了较合理的矿井体系。竖井为交通孔道，从这里把矿石和地下水提到地面，把支护木等运到井下，斜巷主要是为了探矿，而平巷分布在斜巷两侧。所采用的是分段上行采矿法，从矿层底部自下而上逐层开掘平巷，对已采矿石即行初选，把贫矿和废石就地充填废巷，保证运出的大多是富矿，减少了提运量。古矿井还较好地解决了井下的通风、排水、提运、照明和竖井、巷道的支护等一系列复杂的技术问题。如在通风方面，利用不同井口气压的高低差形成自然风流，并采取密闭已废弃的巷道的方法，引导风流沿着采掘方向前进，保证风流到达最深处的工作面。在巷道支护方面，采用榫接和搭接相结合的木支架形式，有效地承受了巷道的顶压、侧压和底压，以至两千多年后的今天，有的还相当坚牢。在井下排水方面，用木水槽构成井下排水系统，引水入井下积水坑，然后用桶提出井外，从而解决了排水问题等等。由铜绿山古铜矿井所反映的开采技术，我们可以窥知当时众多的矿区的生产状况，了解春秋战国时期采矿业的发展和技术水平所达到的高度。
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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078140]
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三 精耕细作传统的开始形成与生物学知识
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《吕氏春秋·上农》等篇所反映的精耕细作技术
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伴随着封建制的产生，以一家一户为基础的个体小农经济逐渐发展起来。封建的自给自足的小农经济，以生产谷物为主，种植桑麻和饲养鸡犬豕等小家畜为副业。“百亩之田，勿夺其时，数口之家可以无饥矣”，“五亩之宅，树之以桑，五十者可以衣帛矣”，“鸡豚狗彘之畜无失其时，七十者可以食肉矣”。【7】这些记载所反映的正是这种情况。《管子·牧民》篇中记载的农业生产项目次序也是五谷、桑麻、六畜。这种以粮食作物生产为主、桑麻畜牧列居次要地位的农业结构，自战国时期基本形成后，在我国一直延续了两千多年。农业生产上的精耕细作等优良传统，此时也开始形成。这些都使中国农学逐渐形成了带有自己特点的体系。
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农业生产技术的提高，首先表现在耕作制度的变化方面，主要是改变了部分地区的一年一熟制，即把冬麦和一些春种或夏种的作物搭配起来，采取适当的技术措施，在一年或几年之内，增加种植和收获的次数。当时在“嵩山之东，河汝之间”，已可以“四种而五获”【8】（四年五熟）；在黄河流域有的地方，“人善治之”可以“一岁而再获之”【9】（一年两熟）。从此，我国农业生产开始走上了复种轮作的道路，这也是我国古代农民在耕作制度改革上的一项创举。
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在先秦诸子的著作中，我们都可以找到有关当时农业生产技术知识的若干章句。其中有关于肥料的使用和“深耕而熟耰之”【10】重要性的论述，有关于复种和取得禾、麦两熟的记载，有关于铁犁的使用等等。这说明诸子百家对农业生产在不同程度上均予以关注。这时还出现了专门谈“神农之学”的以许行为首的农家学派，【11】他们对农业生产及有关技术更为重视。战国时期已有专门的农书《神农》二十篇和《野老》十七篇。【12】前者为“诸子疾时怠于农业，道耕农事，托之神农”而作的，后者据东汉人应劭所说是“年老居田野，相民耕种，故号野老”，所以它们应是农家总结、研究农业生产技术的心得之作，可惜它们都散佚无存了。我国现存最古老的农学论文是《吕氏春秋》中的《上农》、《任地》、《辩土》、《审时》四篇。它们虽不是独立的专门农书，但却联成一体，较好地反映了春秋战国时期农业科学技术发展的水平。
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《上农》篇讲的是农业理论和政策，反映了新兴地主阶级的重农思想和奖励农桑的政策。《任地》、《辩土》、《审时》三篇则论述了耕地、整地、播种、定苗、中耕除草、收获以及农时等一整套具体的农业生产技术和原则。
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关于耕地，《辩土》根据土壤的结构和墒情安排耕地的先后次序，规定了先垆后靹的原则，即先耕黏性较大的“垆土”，以免水分散失后变得坚硬，耕不动它；然后再耕比较松散的“靹土”。《任地》则指出：耕地的深度要以见墒为度，即所谓“其深殖之度，阴土必得”，这样才能达到“大草不生，又无螟蜮”的效果。它还规定了始耕的时间和耕作的次数。这些原则和办法，长期以来对我国的传统农业有着指导的意义。
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《辩土》还明确地提出了要充分利用土地和合理密植的思想及相应的技术措施。其中指出种地要消灭“三盗”。所谓“三盗”一是指沟大垄小，二是指苗无行列而又太密，三是指苗无行列而又太稀。为此必须采取一系列的技术措施：整地时“畮（垄）欲广以平，甽（沟）欲小以深”，这样既可以防止第一盗，又利于涝时排水和干旱时保墒。在播种和定苗时，对植株的行列有一定的要求，以保证横行相互间错，纵行直道通达，达到通风的目的，即所谓“横行必得，纵行必术，正其行，通其风”。播种量要合适，播种后覆土，其厚薄要适度。覆土太厚，苗不易破土而出，覆土太薄，种子不得湿润，难以发芽。定苗时要“长其兄而去其弟”，即要留强去弱。而且对于肥地苗要密些，薄地则要稀些。关于中耕除草，它指出要严防伤根。在《任地》中，更提出了在既种之后要锄多次，而且一定要精细，尤其在干旱时要锄地，为的是使土壤疏松而减少水分的散失。这些技术措施的出现，表明我国农业生产已从粗放经营的阶段，进入精耕细作的新时期。
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针对土地质地的坚硬或松软，使用的程度，肥力的强弱，土壤的致密或松散，湿度的大小等五个方面的差异，《任地》篇提出了“力者欲柔，柔者欲力；息者欲劳，劳者欲息；棘者欲肥，肥者欲棘；急者欲缓，缓者欲急；湿者欲燥，燥者欲湿”五项处理原则，从而为合理地使用土地，使土壤保持适于农作物生长的最佳状态，以最大限度地发挥地力，指出了要遵循的基本原则。它包含了土质改良、轮作制度、施肥保墒等丰富的技术内容，而且具有可贵的朴素辩证法的思想。
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《任地》等篇中，还反映了一些地区已出现的“上田弃亩，下田弃甽”的栽培方法——“畦种法”。“上田弃亩”，是说在高田旱地或雨水稀少的地区，土壤墒情往往不足，因此要把庄稼种在沟里，可防风并减少水分的蒸发，这是一种“低畦栽培法”。“下田弃甽”，是指低湿田，水分多，要把庄稼种在比较高而干燥的垄上，这是一种“高畦栽培法”。它们是根据不同的地势特点，通过比较合理的田间布置，以保证“上田”、“下田”都能得到充分利用的科学方法。它可视为上述基本原则的灵活应用，使原先看来无用的土地得到合理的利用。汉代的“代田法”和“区田法”，就是在这一方法的基础上逐步发展起来的。
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《审时》篇则具体地论述了及时地进行耕种、收获等农事的重要性，讨论了六种农作物禾、黍、稻、麻、菽、麦的耕作及时和不及时，或先或后的得失成败。如小麦，耕作及时的，生长发育良好，植株健壮，虫害少，穗子大，色泽深而麦粒重，皮薄而出粉率高，人吃了耐饥。假如耕作不及时，过早的，苗生太早，容易遭受虫害的侵袭；过晚的，苗生脆弱，结穗不丰满，二者色泽都不好。总之是“得时之稼兴，失时之稼约”。关于收获，指出“稼就而不获，必遇天菑”，把及时收获作为农业生产的重要一环。这些显然都是从长期的经验中总结出来的，令人信服地论证了“凡农之道，候之为宝”的科学结论。