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武帝的这些军事动作和对新领土的征服拥有非常重要的环境和生态基础，而这些行动也给环境和生态带来了非常显著的影响。首先，中国的农业系统在过去（至少两千年中！）还没有多少可以用来畜养动物的牧场，由于中国农业密集地耕种那些不需要休耕的土地，因此农家通常只喂养猪、鸡等家禽家畜，而没有马、山羊或绵羊——这些动物都需要在草原上游牧。[7]
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在第一次遭受对匈奴作战的失败耻辱之后，汉朝统治者就意识到需要一支骑兵，这就需要马匹。于是在武帝即位之前，汉朝就已经在北部和西部边境地区建起了36个牧场，用于畜养战马，约3万名奴隶被遣往这些牧场负责养马。到武帝时，马匹数量增加到45万多，其中最好的被挑选来进行军事训练，对骑兵的训练也在同时进行，这是一项了不起的成就。在武帝用来征服匈奴的50万大军中，有一半是骑兵。新的汉朝移动大军不仅消灭或俘虏了数万匈奴人，还在两次战役中掳获了大约100万马、牛、羊以及其他已驯化的动物。[8]
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武帝所希望的不仅是打败匈奴，还要将其彻底歼灭。为了这个目的，杀掳匈奴人是远远不够的。武帝了解游牧生活方式的生态基础，因此决定，彻底解决匈奴问题的方法只有将占领的匈奴土地从草地变为农田，由汉人去那里耕种定居。在两个大型的拓殖方案下，多达百万的汉人从人口密集的华北平原迁到甘肃的“河西走廊”，并由此拓展到西北的塔里木盆地。留在这里的匈奴人并没有被杀掉，而是定居在“河西走廊”附近，汉人预期（或希望）定居的乡村生活和适当的教化能将他们改变成文明的中国人。只要汉朝的势力能够达到这里并有效保护汉人和教化匈奴人，上述努力就是有效的，但这些条件仅限于汉王朝存在的期间。
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张春树的研究表明[9]，拓殖和随后的草原环境改造计划详尽到了每一个细节。首先建成军事瞭望塔，随后在水源和可耕地的附近选址修建驻防市镇，由军民将这些处女地开垦成农田；然后建造房屋，配备家具和农具，将迁移来的汉人安置在此并开始耕作。随着拓殖计划的进行和取得的成功，军事统治让位于文官管理，于是整个地区也就并入了汉朝的版图。[10]
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对曾经被匈奴占有的草原的拓殖带来了持久性的环境影响：当汉朝的势力衰退之后，被犁开的草地开始风蚀和荒漠化。“从经济的角度来看，”张春树总结道，“它表现了一个地区从未开垦的游牧文化区进入农业领域的改变过程……河西走廊的拓殖显示了农业社会对游牧社会的胜利，这在东北亚是一个持续的过程，这里的游牧民族在农业文明扩张的面前日渐萎缩……这种改变是由汉朝政府通过一项巧妙的设计——屯田来逐步完成的。从汉帝国‘旧世界’来的移民填充了这里的人口，这些移民来自帝国的各个地区，通过系统周详的计划和严格的组织来到这个新世界定居。”[11]再往西去的塔里木盆地则是以沙漠为主，人们在这里“开发”了绿洲而非草场[12]，实践表明，从长期来看，这种方式更具有可持续性。
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在接下来的章节中我们将看到，屯田这种汉朝开发的军事-农业联合拓殖机制被后世很多朝代所采用——尤其是唐（618—907年）、宋（960—1279年）、明（1368—1644年）和清（1644—1911年），在一些重要方面，也为今天的中国政府所采用——都是为了相同的目的，也得到了类似的结果。张春树总结认为：“汉的边境系统对于整个帝制中国的历史和政治来说是一个伟大的遗产。”[13]然而，这个“遗产”的后果也包括了有争议的种群灭绝和环境破坏。不仅仅是非汉族群遭到淘汰，还有从草地转变为农田的区域要完全仰赖中原王朝的保护。即便张春树本人也承认，这些新的拓殖区域“在中国衰落时就不属于这个国家了”[14]。但此时的农田却不能简单地自行恢复为草原，草原的演化需要上千年的时间，当铁犁翻开草皮到达土壤，作物的水分来源不是通过降雨而是从每年融雪形成的河流处引渠而来时，一个新的完全依赖汉人农民维持的“人工环境”也就此形成了。没有他们的维护和水源，曾经是草原的地方就会变成荒漠[15]，这与1930年代美国中西部部分地区成为尘暴区的事件如出一辙。[16]
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这样，在秦汉时期，我们今天称为“中国”的大部分地区第一次进入了一个单一政治实体的控制之下。秦的军队征服了南方远达越南的越国，将这块区域也并入了帝国。虽然秦朝存在的时间很短，但此后的汉朝继承了它的军事事业，在公元前第二个世纪向遥远的西北持续推进，切断了匈奴与其青藏高原同盟者羌的联系，并在中亚帕米尔高原地区建立了一个受保护的领地。汉军的规模浩大——10万～30万，战争也持续了很多年。从公元前221年第一个帝国建立开始，在长达4个世纪的时间里，中国拥有了广阔的领土和丰富的资源，以供国家调配之需。之所以能够组合和展现出这样的实力，在于中国逐渐增强了自身挖掘和组织人力及自然资源的能力，并创造出了一种交流网络来集中控制这些资源。
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汉朝的道路系统和新土地的开发
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道路是政治与经济整合的工具，同时在为经济进一步发展而开发新地区以及移民边境时也是必不可少的。所有的经济行为几乎都会带来环境方面的后果，（修建）道路也会促进环境的变化，正如现在的亚马逊雨林所提醒我们的一样。在两千年前的中国，秦和汉不仅是帝国的缔造者，同时也是道路的修筑者。在统一全国之前，秦已经建立了广泛的道路系统，宣布建立帝国之后，秦始皇即下令修筑以首都咸阳为中心的通往全国各地的驰道：“（秦）为驰道于天下，东穷燕、齐，南极吴、楚，江湖之上，濒海之观毕至。道广五十步，三丈而树，厚筑其外，隐以金椎，树以青松。为驰道之丽至于此，使其后世曾不得邪径而托足焉。”[17]
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汉朝的皇帝延续了秦修建道路的计划，并将从首都辐射出去的主要道路从五条增加到七条。根据李约瑟的描述，令人印象最为深刻的是从首都向西南穿过秦岭到达“天府”四川盆地的道路。李约瑟形容此路的修建是“筑路英雄的真正考验”，从这条路的修筑难度来看，这种形容是非常贴切的。这条路修建的目的不仅是保证秦在这里的军事控制，同时也是为了获取这里丰富的农业和环境资源。[18]
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这些道路不仅将整个帝国联结在一起，同时也促进了它们所联通地区尤其是南部、西南部和西北部的农业发展。汉朝的工匠“始开西南夷，凿山通道千余里，以广巴、蜀”[19]；还有一条道路则进入了朝鲜半岛。虽然这些通往边疆地区的道路一开始是出于战略目的而修建的，但也起到了为中国人“开辟”新定居点和联系帝国其他地区的作用。林业产品从云南运出，沿着西江到达南海（广州），而东北南部、鸭绿江附近的平原地区也为中国人提供了定居和农耕的场所，随着道路的修建，越来越多的环境开始被人类所改变。
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总的来说，秦、汉两朝一共修筑了2万～2.5万英里的干道。这些干道大都有九车道那么宽：内道是专供帝王使用的，商人和其他人则使用外道。这些道路还是邮政系统的主干（驿道），几乎每2英里就有一个邮亭，备有马厩和信差听候调遣，每10英里有一个可以投宿的驿站，约每15英里有一个供应物资的市场。这些道路和邮政系统发挥效用的时间长达两千年，从汉一直到20世纪初最后一个王朝覆灭。
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中国人筑起长城包围草原绝不意味着关上了与欧亚大陆其他地区联系的大门。为了包抄匈奴，汉武帝派遣使者穿过塔克拉玛干沙漠来到今天的新疆，再越过帕米尔高原沿着怛罗斯河进入中亚寻找同盟。虽然他并没有找到任何足以遏制匈奴的军事力量，却发现了一些商业发达的城市，甚至是连中国人也称之为“文明”的地方。使者回国后将这些信息都报告给了武帝。于是，一条从首都长安出发向西到达这些绿洲的道路被建立起来，沟通了中国和中亚地区的商贸往来，这就是后来的“丝绸之路”，一路向西最终到达地中海东部和罗马帝国。其最初的两千英里沿线全部由延伸的长城保护，在绕过塔克拉玛干沙漠时分岔为南北两条路，一条从北边绕过，另一条则从南边连起一串高山融雪养育的绿洲。[20]欧文·拉铁摩尔还补充指出了丝绸之路选择在绿洲之间蜿蜒前行的环境原因——塔克拉玛干沙漠可以保护商人们免遭草原游牧民族的劫掠。[21]
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沿着丝绸之路，贸易是分段式进行的，很少有人会单独走完全程。[22]桃、梨和杏等蔬果经此从中国传出，而葡萄和苜蓿（后来成为汉武帝马匹的草料）则传入了中国。丝绸当然是从这里运往西方的，同时大量来自南方的肉桂也从这里输出，还有少量中国的铁器（西面的国家此时还不能自行制造）和玉石也属于贸易的物品。在汉朝早期，“骡驴馲驼，衔尾入塞”[23]。我们很快就会看到，看不见的病菌可能也已经伴随着这些商品而来，导致了疫病的暴发。这个过程与哥伦布来往新旧世界时发生的事件比较相像，只是规模较小。[24]
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就中国与世界其他地区的大宗商品贸易而言，更重要的通道其实是在南方，从南部城市南海（后来称为广州）出发，穿过马六甲海峡进入印度洋，与已经到达这里的来自红海和波斯湾的商贸路线相衔接。对于大宗商品，水路运输比陆路要方便得多，也便宜得多。有证据表明，在中国和印度洋之间存在着非常活跃的海上贸易，有多达数百艘的商船，每艘都可以搭载600～700名乘客和260吨货物。此外，学者目前正在确认另一条通商道路，有些人称之为“西南丝绸之路”。这条路以云南为中心，连接中国西藏、东南亚、缅甸和印度洋的孟加拉国。所有这些事实都说明了一点，古代“中国”并没有与世隔绝——古代亚洲内部实际上早已有了紧密的联系，无论是人员、物品、农产品、动物或疫病都已频繁往来。[25]
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帝国、农业和森林减退
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秦和汉不仅创造了一个中央集权的官僚帝国，标志着与封建制度的彻底决裂，还自觉地将帝国的基础建立在农业上，倾向于向众多单独的农户收税来获得财政收入，而不允许商业或工业财富在帝国控制力之外聚集形成其他的权力中心。我们将会看到，这些决定意味着，虽然中国仍然要解决土地集中带来的问题，但它终究成为一个农业帝国。
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但是汉人与环境互动和改变环境的方式以及产生的结果，却并不是必然和唯一的。成为中华帝国的这块地方也很有可能会变成一个由城市和城市工商业发展所推动的列国体系。许倬云坚持认为：“在公元前5世纪到公元前3世纪这段混乱的时期，发展出一个主要以城市为中心的经济生活的可能性远比建立一个农村为基础的农业经济体的可能性要大很多。”[26]市场、城市、利润、契约性互惠等都已在这一时期出现，而中国却最终发展成了一个农业帝国。它们与环境的互动方式以及对环境的改变对这一结果起到了相当大的作用，而这一过程主要是在早期帝国时期得到了巩固。
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对于农业生产来说，基本所需的各种元素早在前一个世纪的战国时期就已配备完成。对铁犁、肥料（主要是人畜粪肥）的认识和使用，为特定的土壤选择合适的谷物种类，整地备耕等等知识都已掌握并记录进了指导农耕的书籍中。其中最重要的一点是，一个由独立的小型农户组成的新阶层诞生了，国家是通过向该阶层课税来保证收入的。这对一个国家来说是有意识的选择。相较于战国那种自由流动的、商业式的城市生活，秦始皇更倾向于农业经济，因此他鼓励农耕，抑制商业。汉武帝也是如此，他垄断了全国的主要工业（尤其是铁和盐），抑制贸易，对商人课以重税——所有这些都是为了能给农民提供土地授予和税务豁免，以鼓励他们去开发边疆地区的农田。[27]
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来自中亚的新作物的加入，稷和稻的集约化耕种，小麦和大麦等秋播春收作物的推广，桑、麻、芝麻油、靛蓝等经济作物的种植等等，都推动了这一时期的中国尤其是华北平原地区农业的增产和人口的显著增长。虽然我们无法知晓汉朝初年以来人口的确切增长数，不过根据公元2年的一份普查报告，当时人口已经达到6 000万，主要集中在长江北部和西部的四川盆地。有部分汉人迁移到了南方以及西南的云南，或者作为（屯）田卒驻守在西北边境，不过，这些人的数量都只有数十万。
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农业的日益高效使得农民生产的剩余也不断增加，可以供养一大批非农业人口——大部分是士兵、政府官员及工作人员，另外还有工匠和商人。铁质犁头和犁壁的搭配，再加上一组牛的牵引，使得单个农人可以翻耕和播种的土地面积较以往大大增加，铁制的大小镰刀则加快了收割的速度，各种铁制的农具都提高了农业生产力。犁逐渐趋于专业化，其中一些专门用于开垦新清理的土地：“带有尖锐铧头的犁是用来开荒的，犁头巨大的重犁则用来开挖沟渠，而最常用的是带有犁板、犁头宽阔的板犁，用于翻耕土地。犁地时抛甩出的大块土块需要敲碎，于是拖耙（耱）在汉朝末年发展了起来。沟垄系统更适合进行规整的行列种植而不是简单的播撒，于是在汉朝还出现了专门的条播工具。”[28]犁不仅在北方旱地稷、麦种植中使用，在南方水稻种植中也同样得到了广泛应用。
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犁的选择与北方的两种土壤和生态类型密切相关：关中地区的黄土较轻，而黄河冲积形成的土壤则相对厚重。我们在前述章节已了解到，黄土非常肥沃而质地较轻，农人面临的主要问题是如何保持土壤的水分。[29]在黄土高原上，犁一般都较轻，深入土壤只有三四英寸，农业也相当高产。石声汉做了这样的总结：“（关中地区）是以旱农为主的、干旱地区颇为进步的农业。”[30]“而沿黄河顺流而下，”白馥兰解释道，“则出现了另一个农业种植系统，以应对这里更为厚重的土壤……（需要）用到板犁……利用板犁来起垄还有额外的好处……可以更容易地给植株之间留出恰当的空间，锄草变得很方便……（并且）如果将种子有序地条播进土壤而非播撒的话，种子用量会节省很多。”[31]
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汉朝的人口密度分布情形隐含着一个信息，即到了汉朝中期，华北平原的森林已基本砍伐殆尽，又或者，更早时期情形就已如此：秦始皇曾下旨在他途经的道路两边广植树木，此外还要种植一些纪念性的森林。到了汉朝，山东半岛上曾经被森林覆盖的山丘已经种遍了果树等经济林木。[32]渭河流域大部最初就是黄土稀树草原，而黄河河谷和华北平原曾经覆盖着茂密的橡树和枫树林，农人的铁斧伐倒了这些森林，并在这些土壤厚积的土地上开垦，同时也向大气中释放着二氧化碳。除了太行山和秦岭还维持着森林覆盖的面貌，华北平原的其他地区已然再无森林，森林中的动物自然也随之消失了，自然的生态系统被农业生态系统所取代。
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水利
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中华帝国早期对环境的改变是令人印象深刻的。与游牧民族的战争使得汉人开始在草原上拓殖并从事农耕；在国家的鼓励和全国性路网系统的促进下，农业不断发展和扩张；人口的增长加剧了华北平原土地利用的需求，导致森林砍伐愈演愈烈。此外，还有一个改变环境的因素就是水。
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