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明永乐九年（1411年）工部尚书宋礼奉命整顿山东境内已经很难通航的这段河道时，束手无策，后来由于采纳了汶上老人白英的建议，才得以完满解决。
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白英是一位具有丰富实践经验和熟悉汶河水文与沿河地形的老船工，他建议：在运河附近地势较高的汶河上修筑一座“横亘五里”的拦水坝，并开新渠把汶河水引到大运河地势最高的南旺，又把一些水泉也加以疏浚，引到南旺；许多水流汇集南旺后，再向南北分流，向北分水量十分之六，流经150千米到临清，为调节地形坡度造成的水位差，这一段设置了17座水闸；向南分水量十分之四，流经200千米到徐州，这一段设置了21座水闸。这样，就保证了运河全程的通航，他还建议把南旺附近的河湖浚深加大，以利调节水量。白英提出的筑坝、开河、导泉、挖湖以及建闸等一系列措施，较好地解决了南北大运河的通航问题。白英在长期实践中，积累了丰富的地学和水利工程技术知识，为南北大运河的通航作出了重要贡献。
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盐碱地的改造
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河北省东部滨海平原是海河、滦河和潮白河水系的下游，由于地势平缓，排水不畅，土壤有不同程度的盐碱化现象。明中叶以前，这里是“碱草丛生”，无人耕种的地区。元代虞集曾经建议修筑海塘开垦北京以东的滨海荒地，但未能实现。
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改造河北滨海地区的盐碱荒地为水田，是从万历年间开始的。《明史》记载，汪应蛟在天津驻兵的时候，看到附近葛沽、白塘一带大片土地荒芜，他对“斥卤”之地不能耕种的说法，不以为然，指出：“地无水则碱，得水则润，若营作水田，当必有利，”遂募民垦田5千亩，其中十分之四为水田，获得了每亩收4～5石的成效。这是天津附近较大规模的改造盐碱洼地种植水稻的开始。
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图8－8 元、明、清运河图
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万历十九年（1591年）袁黄在他著的《宝坻劝农书》中进一步指出：滨海一带的碱卤之地，弃而不耕，如同抛黄金于路旁而又自苦穷困的人一样！他提出了利用盐碱地的实施方案，先在受潮水浸渍的地方“挑沟筑岸，或树立桩撅”，以阻拦潮水。继而开出“中间高，两边下”的田，并且相隔“十数丈即为小沟，百数丈即为中沟，千数丈即为大沟，以注雨潦”。最初可以“种水稗”，数年以后“斥卤既尽”，就可以“种稻”了。袁黄的见解和他提出的具体措施都是非常宝贵的。
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与汪应蛟和袁黄差不多同时的徐贞明，很重视发挥人的主观能动作用，反对“寄命于天”，主张大兴水利，改造自然，发展生产。为了倡议开发京津一带的水利，他亲自考察过北京以东的地形、水文和土壤等自然环境，并且绘制有地图。根据他的考察，认为若能“筑塘捍水，虽北起辽海，南滨青齐，皆可成田”【16】，即沿渤海的广大滨海平原，都可利用丰富的水源发展灌溉，开辟稻田。他曾招募南方的农民来营治水田，一年之间，就垦田4万亩。当他正准备在河北东部平原大规模开辟水田，实现京畿食米自给的计划时，却遭到了当地占有大量土地的宦官勋戚等豪强的反对和诬陷，以致罢官回乡。从徐贞明和陈潢等相类似的遭遇来看，日趋腐朽的封建统治者对于科学技术发展的阻力是很大的。
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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078210]
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五 “一岁数收”技术与新作物的引进
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由于人们对森林长期无计划地乱砍滥伐，开垦荒地，围湖造田，自然生态平衡所遭到的破坏到明、清时期已很严重，水、旱、虫等灾害比以前更频繁地发生，经常威胁着农业生产。另外，这时人口增长比较快，乾隆时已超过了2亿。劳动人民为了解决穿衣吃饭问题，努力治理黄河，开发利用盐碱地，并胼手胝足、历尽艰辛，克服自然灾害，千方百计在一小块土地上提高产量。这时期，施肥技术更趋精细，“一岁数收”技术得到进一步发展，还从国外引进了玉米、甘薯等高产作物，丰富了各地的农业生产内容，使种植制度更多样化了。明代全国粮食产量据宋应星估计：江南水稻总产量占全国总产量的70％。经济的繁荣程度仍是南方超过了北方。由于商品经济高度发展的影响，经济作物栽培面积显著增加，有些地区还出现了某些经济作物集中发展的趋势。明初，政府重视棉业生产，令民“田五亩至十亩者，栽桑、麻、棉各半亩。十亩以上倍之。又税粮亦准以棉布折米”【17】。到明中叶，植棉范围已有较大的扩展，如江南松江、上海等地植棉面积差不多与水稻相等。
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“一岁数收”技术
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“一岁数收”耕作技术的进一步发展是这一阶段农业技术的主要特点之一。它是人们在对农作物之间的相互关系的认识基础上，综合运用各项生产要素，通过间作、套作、混作、轮作等技术措施，合理安排种植，充分利用天时、地利，使一年内的收获次数由一次增加到二、三次，乃至更多次。清代，关中地区一般是两年三收，运用了套种技术后，有的地方一年就可达到“三收”。轮作倒茬，合理安排前后农作物也能提高产量。《甘薯疏》说：“若高仰之地，平时种蓝，种豆者，易种薯，有数倍之获。”为实现“一岁数收”，除了要重视农作物品种的选择和加强田间管理外，特别要求土地肥熟，那就是要深耕、多耕和多施肥料。
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不同的土地，耕深耕浅各不相同，明代《农说》提出：“启原宜深，启隰宜浅。”清代《知本提纲》则提出：“轻土宜深，重土宜浅。”深耕的标准南北大致差不多，在1尺左右，甚至有更深的。“启土九寸为深，三寸为浅”【18】，是南方的标准。“有浅耕数寸者，有深耕尺余者，有甚至二尺者”【19】，是北方的情况。达到深耕的办法一是采用深耕的农具。南方主要依靠铁深耕；【20】在北方除使用大犁、双牛大犁以及特用深耕犁之类的深耕农具外，并采用“重耕”的技术，“山原之田，土燥阴少，而生气踵于下，耕时必前用双牛大犁，后即加一牛独犁以重之”【21】。
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“一岁数收”需要多施肥，这也就促进了肥料的蓄积和施肥技术的发展。肥料的蓄积，这时除就地取材以扩充肥源外，还强调肥料的“酿造”。肥料种类已扩大为人粪、牲畜粪、草粪、火粪、泥粪、骨蛤粪、苗粪、渣粪、黑豆粪、皮毛粪十大类。【22】同时，讲究提高肥效，重视因时、因地、因物制宜地使用。由于“一岁数收”带来了较多的病虫害，这也给人们提出了除虫灭病的新课题。
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新作物的引进
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玉米、甘薯和烟草等都是起源于美洲的农作物。15世纪末，哥伦布开辟了欧洲和美洲之间的航路之后，这些作物很快传播到了欧洲，并逐渐遍及全世界。我国引进这些新作物是从16世纪初，明代中叶开始的。
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最先引进的美洲农作物是玉米。玉米在我国明代的许多地方志中已有记载。最早见于安徽《颍州志》（正德六年，1511年），其次是《广西通志》（嘉庆十年，1531年）。嘉庆年间地方志记载玉米的还有河南《钧州志》（1544年左右）、江苏《兴化县志》（1559年）、甘肃《平凉县志》（1560年）和云南《大理府志》（1563年）等。安徽颍州栽培玉米，较甘肃、云南的记载早约半个世纪。15世纪末，葡萄牙人到达爪哇，此时我国东南沿海人民侨居南洋群岛的已不少。因此，玉米很可能是在16世纪初经由海路传入我国沿海和近海各省。以后记载玉米的地方志更多，明末至少有十二个省（河北、山东、河南、陕西、甘肃、江苏、浙江、安徽、福建、广东、广西和云南）已种植。到了18世纪，玉米栽培几乎遍及全国，且引种后能结合作物特性与当地条件，掌握栽培技术。在江南一带，大都利用山地种植，因是“垦山为陇，列植相望”【23】。“山家岁倚之，以供半年之粮”【24】，所以，有“山土宜之”的认识。
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甘薯是万历年间引进的。福建人陈振龙从事海外贸易，在吕宋学会甘薯栽培技术，万历二十一年（1593年）回国时设法带回薯藤，并且试种成功。甘薯是高产作物，一般沙质土壤都宜种植，成为当时救荒的主要粮食，很受欢迎。不久传到浙江、山东、河南等省，逐渐提高栽培技术，在华北较为寒冷的冬季也能留种了。明、清之际，为推广甘薯而编写的著作有徐光启的《甘薯疏》、陈世元的《金薯传习录》和陆耀的《甘薯录》等。
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烟草的原产地大概是美洲的墨西哥，后来传至菲律宾，明中叶以后，自菲律宾传入我国时音译为“淡巴菰”。崇祯年间，已有不少人以吸烟为乐，一些种植粮食的农田也改种烟草了。
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农学的新成就
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明、清时期，由于我国农业生产和农业技术在前代基础上于若干方面仍续有发展；同时，这时期政治经济的剧烈变化，使得知识分子中“经世致用”的思想日见兴起，他们或不愿臣事清朝，或鄙视“八股”“仕途”，隐居田园，参与了农事经营管理工作。农学是封建时代实用意义最大的学问，因此他们就纷纷撰写农书，以致明末以后，农学著作激增。
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有人统计，现存或已佚的古农书五百余种中，明、清时的农书约有300种，占50％以上。这一时期，着重农、林、牧、副、渔各项技术知识系统记述的综合性农书主要有两部，一是徐光启的《农政全书》（见本章第十节），还有一部是清朝官方编辑的《授时通考》。《授时通考》主要是前人有关著作的汇辑，在农学上没有什么新的创造，但体裁严谨，征引周详，附有很多插图，也自具一定的优点。
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