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长江流域开发的时间进程远远落后于黄河流域，当黄河流域早已成为秦汉帝国经济重心的时候，南方还处于“筚路蓝缕，以启山林”的开发初期，大部分地区还保持着自然界的原始面貌。这时位于长江中游的江汉平原还布满了湖泊、沼泽，为古云梦泽的一部分；长江下游太湖平原一带亦因地势低洼，河湖密布，饱受水患之扰。暖湿的气候，茂密的亚热带植被，密布的河湖水系，这些在今天看来十分优越的自然条件，都成为那时人们开发利用的障碍。故《禹贡》论及天下土壤性状时，将荆州即长江中游地区列为下中，而处于长江下游的扬州则为下下。这里不但人口稀少，而且开发落后，有“卑湿贫国”之称。故汉景帝之子刘发因其母位卑无宠，没有资格跻身于中原诸王之列，才被封为长沙王。[11]从《汉书·地理志》所载元始二年全国人口统计来看，这时秦岭、淮河一线以南人口仅占全国总人口的1／5，具有明显的地广人稀的特点。
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开发长江流域，解决劳动力不足是一个关键问题，黄河流域的每一次战乱都为长江流域提供了一次发展契机。从西汉末年王莽之乱以及随之而至的农民起义、东汉末年黄巾军起义到三国分裂、西晋“八王之乱”“永嘉之难”、十六国更迭，黄河流域累经兵燹，人口大量南迁。仅公元4世纪初永嘉之难至刘宋时期即公元420年前后，南渡人口共约90万。当时刘宋全境人口共500多万，南下的北方移民占1／6，这使江南开发所需劳动力得到补充与改善，江南地区逐渐摆脱了原来的生产方式，开始从粗耕农业的经济类型向精耕农业转变。
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南北两大经济区地位的互换与北方政治中心对南方经济的依赖是逐渐形成的。从黄河、长江两大流域人口总的变化来看，自东汉末年以后，黄河流域的人口数量及其人口在全国所占比例都呈递减趋势，而长江流域却呈明显上升状况。封建社会农业是主要生产部门，劳动力多少是生产力高低的直接标志，因此人口增长直接促进了农业发展。“安史之乱”引发的北方人口南迁，再度推动原已颇具规模的江南经济走上了新的发展阶段，不但成为北方政治中心赖以撑持的支点，而且成为全国的经济重心。对此当时朝野给予了充分肯定，如韩愈指出：“当今赋出天下而江南居十九。”[12]杜牧进一步肯定了这一事实：“今天下以江淮为国命。”[13]北宋末年由“靖康之难”而造成的第三次北方人口大量南迁，促使江南作为全国经济中心的地位日益巩固。这里有发达的经济、丰富的物产以及众多的人口，仅在有限的平原地区之内就养活了近全国总人口22%的人民，同时还负担了国家大量粮赋。据《宋史·食货志》所载，太平兴国六年（981）朝廷规定由江淮运往京师的粮食为400万石。以后随着东南经济不断发展，至道元年（995）增为580万石。大中祥符初年（1008）朝廷又将江淮漕粮增至700万石，这一数字是输往京师总漕粮的82%。包拯说：“东南上游，财富攸出，乃国家仰足之源，而调度之所也。”[14]在运往京师的巨额漕粮中，“江南所出过半”[15]，而来自太湖平原一带的漕粮，又“素甲于江浙”[16]，故宋人说：“苏常湖秀膏腴千里，国之仓廪也。”[17]除了输往京师的漕粮，太湖平原还是东南地区的主要粮食供给地，其中杭州城、宁绍平原、温台沿海平原、福建、淮南都需要从太湖平原漕运粮食，此外太湖平原还有一部分粮食运往海外，可谓名副其实的“苏湖熟天下足”[18]。
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中国古代经济重心南移，并不代表移至整个长江流域，而仅限于下游长江三角洲与太湖平原；长江流域各段的农业开发进程并不一致，长江上游的成都平原早在战国时期已进入与中原地区同步开发进程，唯位于中游的江汉平原待宋元时期才进入农业开发。宋元时期江汉平原一直处于湖沼状态，先秦文献中称其为“云梦泽”，湖沼水体成为开发利用的障碍。江汉平原的形成与全面开发大约从南宋后期开始，经元代至明清时期达到鼎盛，并成为全国重要的粮食输出地，接受这里粮食的包括南北十余省，民间俗称“湖广熟天下足”。宋代盛产粮食的太湖平原，至明清时期农业生产结构发生了转变：以工商业为依托，大力发展经济作物棉花和蚕桑，粮食作物反而退居到次要地位。由于粮食种植面积减少，太湖平原所需粮食往往不能自给，由原来的粮食输出地变为粮食输入地。随着太湖平原农业生产结构的转变，代之而起的江汉平原承担了长江流域粮食生产中心的职能。长江上中下游的全面开发为整个流域带来了繁盛。
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回顾中国古代农业开发历程，以扩展农业种植空间为核心的广度开发是中国历史上农业发展的重要途径，农业开发空间从黄河流域向长江流域的扩展仅是其中最重要的一幕；伴随社会发展与人口增殖，农田继续从长江流域伸向珠江流域，从中原向周边地区，从平原向山区，逐步推向所有能够利用的地带。
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（二）以提高产量为目的的深度开发
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人类既是农业的生产者，又是农产品的消费者，随着人口增殖与社会发展，追求产量与产品品质是农业生产的双重目标，农作物嬗替与种植制度变化就是以增加产量、提升农产品品质为目的的农业技术进步，二者不仅是中国古代农业从广度开发转向深度开发的标识，而且建构了新的农业地理布局。
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1．历史时期主要农作物嬗替与农业地理格局变化
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如果说先民将野生植物种子埋在土中是一种无意识的行为，那么在以后的农业发展进程中，人们对作物类型的取舍应是有意识的选择，正是通过这样的选择，农作物种类不断发生变化。
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表5-1 中国古代主要农作物原产地与传入时间
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源于中国本土的农作物主要为北方谷子、南方水稻。经过数千年的农业生产活动，农作物种类不断丰富，仅从粮食作物种类来看，早已不限于谷子、水稻两大类型，外来作物的传入逐渐淡化了本土作物的地位，并通过作物嬗替、取代，建立了新的作物组合形式，从而改变了农业地理的基本格局。大约4000年前冬小麦传入中国，这是最早传入中国的外来作物之一。继冬小麦之后传入的农作物主要有占城稻、高粱、玉米、甘薯、马铃薯、棉花等。这些外来作物不仅具备高产的优势，且在新扩展农耕区内表现出良好的环境适应性，并凭借环境适应性，不仅在北上南下中不断突破原来的农作物耕作界限，而且对于原有作物存在明显的嬗替取代现象。史前时期传入中国的冬小麦，元代通过二次传播传入的高粱[19]，明代传入的玉米、甘薯，这些旱地作物逐渐取代了本土作物粟（谷子）、黍的种植空间。随着外来作物逐渐传入，粟、黍从最初一统旱地农业的局面，逐渐降低地位，时至20世纪初，即使在黄河流域，粟在耕地中也仅占30%—40%的比例。桑、麻种植在中国均有久远的历史，棉花传入中国之前，人们的衣着主要依托麻、丝制品。盛行数千年的麻、丝衣被天下的现象，随着棉花传入，逐渐改变，这一引起中国纤维作物地理分布格局变化的时代大约在宋元时期。
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农作物之间的嬗替，不仅发生在外来作物与本土作物之间，外来作物也存在竞争与嬗替，其中棉花与油料作物就是典型的事例。棉花的原产地在印度，宋元时期传入中国的属于树棉即亚洲棉。19世纪西方纺织机传入中国，直接针对亚洲棉（后被称为中棉）发起挑战：中棉对手工纺织而言比较合适，但作为机器纺织原料则存在纤维短的不足。晚清时期原产地为新大陆的陆地棉（亦称美棉）被引进中国，并在各界的促导下，经过一番改良，逐渐推向全国，不仅在中国大部分地区占据了优势，而且逐渐取代了原来种植的中棉。棉花作为纤维类作物，从中棉到美棉属于品种之间的嬗替，而油料作物之间则属于种类的取代。油料作物的种类很多，主要用途在食用与照明。汉以前大麻与荏子作为含油性籽粒用在食品制作中，但使用量不大，多数食物添加的是动物油。“丝绸之路”开通后，原产于地中海沿岸的芝麻传入中国，并遍植于中国南北，变成主要食品油。元代随着秋种夏收越冬型油用油菜传入中国，油菜在油料作物中的地位逐渐提升[20]；明代利用油菜越冬生长的属性，将其纳入与其他作物一年两熟的轮作体系之中，油菜获得更大的种植空间，并在南方取代芝麻的地位，成为食用油料作物的主流。就此形成北方芝麻、南方油菜的分布格局。进入20世纪，随着西方榨油机的引入，原本中国式榨油机不能榨取的大豆、花生等大籽粒果实能够在机器上顺利榨取成油，使这些作物马上进入油料作物的行列，而这些作物替代的是北方芝麻。北方各地大面积种植大豆、花生的同时，芝麻的占地比例不断萎缩，油料作物出现了第二次嬗替。
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作物间的嬗替是农作物与自然环境、人类社会需求之间的优选过程，正是这一过程的存在，有效地推动了农业发展与农业土地利用的深化。
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2．农业生产种植制度
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中国农业地理格局的形成经历多次强化过程，所谓强化指单纯空间扩展之外的技术投入，即土地空间扩展虽然是中国历史上解决民生问题的主要途径，但其间并不乏农业生产技术的提升，融空间与技术为一体是中国农业地理格局形成的基本途径，而在这一途径中农作物复种制度占有突出地位。
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农作物种植制度指农业生产中依托当地自然条件、农业技术条件建立的农作物熟制以及相应的轮作体系，水热条件与土壤条件是决定农作物一熟还是多熟的前提，而能否实现多熟既取决于农业技术与作物组合形式，也取决于社会需求与农业技术进步。因此农作物复种制并非从来就有的，推动复种制形成的动力同样是人口对于粮食的需求，正因此，一个地区在几乎同样的自然环境下，却要等社会发展到一定阶段才会出现复种制。
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中国古代因天时、顺地力的农业技术措施，并非稳定在一个技术阶段，农业生产技术从粗放经营到精耕细作、从易田制到土地连作，农作物种植制度实现了从一年一熟到两年三熟、一年两熟的发展变化，不同熟制不仅来自自然属性不同的区域，而且也由不同作物组合而成。以休耕、撂荒为前提的易田制实行于中国历史早期，以夏、商、周三代为代表；进入春秋战国时期，伴随人口增殖，对于土地的需求量加大，土地利用形式从易田制走向连作制，而由于土地连年耕种，地力缺失，农业技术逐渐在粗放经营方式中纳入精耕细作的环节。就农作物熟制而言，无论处于易田制还是连作制时期，均采取一年一熟制。中国农业首先出现的复种制为两年三熟制，战国时期今山东一带率先实行以冬小麦为核心作物的两年三熟制，并在以后伴随小麦加工技术的进步[21]，不断扩展冬小麦的种植空间，唐宋时期华北一带冬小麦分布区与两年三熟制实行区基本吻合，对于环境有重要标识意义的冬小麦分布北界循陇东一带至渭北高原，经山西中部越过太行山，向东伸向燕山东麓。一年两熟制出现在北宋时期，核心作物仍然是冬小麦，并实行稻麦轮作一年两熟；南宋时期在北方移民的推动下，江浙等地均实行这一种植制度。但作为稻麦轮作一年两熟核心作物的冬小麦，毕竟源于北方，南宋末随着北方移民转变为当地土著，并从面食改为稻米，影响了对于小麦的需求，一年两熟稻麦轮作区逐步缩小，主要分布在太湖平原一带。以水稻为核心的一年两熟制即双季稻出现在明朝晚期[22]，零星出现在长江中下游地区。清康熙年间派遣李煦在江南一带推广“御稻”，是在官方鼓励下正式种植双季稻的开端，但江南双季稻实行的时间并不长，至嘉庆年间基本终止，仅在湖南南部、湖北中部等地留有零星记载。中国历史时期自唐宋以后一年两熟制分布北界基本位于秦岭——淮河一线，虽然构成一年两熟制的农作物代有更迭，但基本分布区域以长江流域及其以南地区为主。清代珠江流域人口增多，南部地区出现一年三熟制。
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水热条件与土壤条件是决定农作物一熟还是多熟的前提，而能否实现多熟则在于农业技术与作物轮作组合。元代以前实行一年一熟制的北方旱地作物，主要在粟（谷子）、黍、豆类之间进行轮作，元以后至明清时期则将高粱、玉米纳入轮作系列。唐宋时期北方两年三熟制中冬小麦前作以粟、豆为多，明清以来则部分为玉米、高粱取代；宋代以来南方一年两熟水旱轮作中冬小麦为旱地作物的主体，明清时期则被棉花取代。多熟制中南北方形成明显的地域差异，从黄河流域的两年三熟到长江流域的一年两熟，其间相差约1000年时间，再从长江流域的一年两熟到珠江流域的一年三熟又相距近1000年，参加复种轮作的农作物也从旱地作物间的轮作向水旱轮作发展，最终实现双季稻、三季稻种植。中国农业空间开发进程有如抢占滩头的海浪，一浪高过一浪，早期农业的核心虽在黄河流域，农业开发最晚的珠江流域却因南亚热带优越的农业生产资源而取得耀目的成就。
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农业生产在满足人们衣食基本需求的同时，也尽可能地追求经济效益，农作物多熟制实行中核心作物与轮作作物的变化就是技术支撑与经济效益的共同产物。最初无论北方两年三熟制还是南方一年两熟制，冬小麦均为多熟制轮作中的核心作物；明清时期江南一带水稻逐渐进入核心作物的行列，出现冬小麦、水稻同时成为核心作物的现象。核心作物连年种植，与之轮作的其他作物需要不断倒茬，正是由于这样的特点，核心作物收获后需要留有满足其他作物生长周期的时限，冬小麦等越冬作物一般秋播夏初收获，收获后留有5个月或6个月的生长期，能够满足后作的生长要求。北方两年三熟轮作体系中冬小麦的后作多为豆、粟、黍等旱地作物，江南一年两熟制地区冬小麦的后作为晚稻。明清时期江南地区出现以早稻为核心的新的水旱轮作体系，在这一体系中一般早稻收割后，后作多为菜、豆、油菜等，双季稻出现后实行早、晚稻之间的连作。农作物多熟制的出现是土地利用率提升的标志，而多熟制核心作物由冬小麦到水稻，则是在土地利用率不变的前提下，农作物种植结构转型的标志，江南一带尤其突出。南方在以小麦为核心的轮作体系下，轮作中无论核心作物还是后作均为粮食作物，农业生产的主要目标为粮食；当核心作物转向水稻，生产的主要目标则侧重于经济作物，其中的关键在于棉花的大量种植。明清时期江南一带棉花种植面积大幅度增加，不但取代了稻田面积，而且影响了传统的稻麦轮作制，其原因在于棉花需要占用一年中完整的农作物生长期，因此种植棉花的土地一般不与其他作物在年内轮作，实行一年一熟。明清时期两年棉一年稻是江南地区通常的年际轮作形式，种植水稻的年度往往选择早稻，早稻的后作若选择小麦将会影响次年棉花的播种期，所以一般将豆、菜等作物作为后作。显然以水稻为核心作物的轮作中，农业生产追求的产品已经发生了明显变化，农业地理格局也因此而发生改变。
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复种轮作制的出现为土地带来二次开发，如果说第一次开发是农业种植空间的延伸，那么第二次开发不仅提升了土地利用强度，且叠加了更多的技术元素。虽然中国古代农耕区的扩展起步于黄河流域，但最终融汇更多传统农业技术的地区却是在长江流域，中国古代农耕区的扩展不仅实现了南北方绝对空间的延伸，而且凭借差异性的耕作技术营造了江南这一经济重心。伴随中国古代经济重心自黄河中下游地区移向江南，中国农业地理经历了一次重要的技术中心扩展与产量中心转移；而从以太湖平原为主的“苏湖熟天下熟”到以两湖平原为主的“湖广熟天下足”，中国农业地理则经历了农作物种类的区域生产中心转移，即明清时期东部沿海地区从原来的粮食作物生产转向偏重经济作物，这一趋向不仅限于平原，山区开发也具有从东到西，从经济作物开发到粮食作物开发的空间变化特征。
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农业开发与环境改造是在人类农业活动控制下的由天然植被变为农田的过程，这一过程的产生缘于人类对粮食乃至所有农产品的需求，正是需求使人类通过扩展耕地获得农产品时，也试图将满意的收获持续下去。也许人类最初的农事活动并没有意识到环境问题，那么随着农业开发规模扩大，特别是从易田制进入土地连作制，人们越来越清楚自己埋下的那粒种子能带来什么样的收获，不仅取决于人，包括天、地的环境具有更重要的作用。于是，辨方、物土[23]、因天时、顺地力等融汇天、地、人三才思想为一体的技术举措被纳入农业生产，成为保证收获且协调农业开发与环境改造的基本途径。农业技术介于农作物与自然环境之间，带有鲜明的地理烙印。在长期的农耕生产中，人们洞悉到地域之间的环境差异，不仅在旱地与水田、平原与山地、北方与南方实行不同的农业技术体系，而且掌握了农作物与环境之间的依存关系以及技术适应方式。为了寻求自然环境属性与农作物生理特征之间的吻合，人们根据土壤特征、灌溉条件等，因地制宜安排农作物；根据气候因素的时空变化，合理安排农时，通过农业生产建立了人类活动与自然环境之间的和谐关系。正因此，尽管农业改造了环境，但农业自身也成为人类从事时间最久远的一项活动，从原始农业起步至今，大约有一万年。
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