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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078151]
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二 农业科学技术和水利工程
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秦汉时期就整个中国封建社会而言，处于封建社会前期。这时，全国的政治、经济、文化中心仍在黄河流域。秦汉四百余年间，农业生产虽亦有短时期衰落的现象，但总的来说是不断向前发展的。农民开辟耕地，改进耕作技术，提高农业生产的水平。西汉和东汉时期垦田数大致都保持在八百多万顷左右。
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秦汉时期，劳动人民在农业生产工具的发明推广、耕作和作物栽培技术的改进提高、大规模兴修农田水利等方面都取得突出的成就。边远地区的兄弟民族在畜牧等方面也作出了重大贡献。
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牛耕法与新型农具
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秦汉时期，农具已完全铁器化，并先后出现了许多新型农具，特别是铁犁和牛耕法的推广改进，把农业生产力大大提高了。
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图4－1 山西平陆枣园西汉晚期墓室壁画牛耕图
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汉武帝晚年，任用赵过向全国推广“用耦犁，二牛三人”【4】的方法，使铁犁和牛耕法逐渐普及。在此基础上，东汉时期又取得了进一步发展，为后世的犁耕技术奠定了基础。
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“用耦犁，二牛三人”是这样一种牛耕法，即二牛挽一犁，由三人操作，他们分别掌握牵牛、按辕和扶犁等工作。这同中华人民共和国成立前云南省宁蒗纳西族地区还残留着的二牛三人的牛耕法相似。这种方法虽然需用较多的人力，但在驾驭耕牛的技术不够熟练、铁犁构件及其功能尚不完备的条件下，还不失为一种较好的方法。因为它通过三人的通力合作，可以较好地掌握方向，保证垄沟整齐和调节深浅，达到深耕细作的目的。随着驭牛技术的日益提高和活动式犁箭的发明，至迟到西汉晚期已进而有一牛一人犁耕法，这是双辕犁的使用和犁铧形式改进的结果。这一时期的V形犁的铁刃加宽，头部的角度逐渐缩小，较前轻便坚固，不但起土省力，又利于深耕。山东滕县宏道院东汉画像石和陕西绥德东汉画像石上的牛耕图，就是这种犁耕法的生动图像。这和唐以后的牛耕已经没有多大差异了。
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图4－2 山西绥德汉画像石上的牛耕图
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从犁架的结构看，犁辕、犁梢、犁底、犁衡到犁箭等畜力犁的主体构件，东汉时期均已具备。关于犁壁（同犁铧连成一体的，能起翻土碎土作用，以达到起垄作亩目的的重要装置）的使用，这一时期已十分广泛。陕西出土的汉代犁壁，有向一侧翻土的菱形壁、板瓦形壁，有向两侧翻土的马鞍形壁，说明犁壁的设计和使用已达到相当的水平。
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汉代农具的种类趋于完备，从整地、播种、中耕除草、灌溉、收获脱粒到农产品加工的石制、铁制或木制的机械有三十多种，其中不少是新出现的新型农具，对提高劳动生产率具有重要的意义。
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耧车。这是赵过推广的重要新农具。据东汉崔寔《政论》说：“其法三犁共一牛，一人将之，下种挽耧，皆取备焉。日种一顷，至今三辅尤赖其利。”这里“三犁”实际上是指三个耧脚。山西平陆枣园西汉晚期墓室壁画上有一人在挽耧下种，其耧正是三脚耧。播种时，一牛牵耧，一人扶耧，种子盛在耧斗中，耧斗通空心的耧脚，且行且摇，种乃自下。它能同时完成开沟、下种、覆土三道工序，一次能播种三行，而且行距一致，下种均匀，大大提高了播种效率和质量。据《齐民要术》记载，东汉时，耧车传到敦煌，使用后“所省佣力过半，得谷加五”，即劳动力节省了一半多，产量增加了五成。
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风车。1973年河南济源县西汉晚期墓葬中出土有陶风车明器，这说明至迟在西汉晚期，已经发明了这一在谷物脱粒后清理籽粒、分出糠秕的有力工具。它把叶片转动生风以及籽粒重则沉、糠秕轻则飏的经验巧妙地结合起来，应用于一个机械之中，确是一种新颖的创造。
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水碓。碓是由杵臼发展而来的，是杠杆原理的实际应用。它的功用仍是舂米、舂面等。它所用的原动力，先是劳动者的体力和一部分重力，其次是畜力，再次是水力。如桓谭所说：“因延力借身重以践碓，而利十倍。杵舂又复设机关，用驴骡牛马及役水而舂，其利乃且百倍。”【5】即脚踏碓的功效十倍于杵臼；装设机械，用驴骡马牛和流水来作动力，功效可增至百倍。桓谭是两汉之交的人，其时已有畜力和水力碓，可见碓的发明应更早。而水碓的发明和将在本章第三节中要谈到的水排的创造，都说明了这时人们对自然力的利用和机械技术的重大进步。
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其他小型铁农具，如、、锄、镰等比战国时期一般加宽加大，提高了工作效率。更重要的是，方銎宽刃、双齿，三齿耙和钩镰等较先进的铁农具，也先后出现。新式适于深挖土地，三齿耙适于打碎土块，钩镰比战国时的矩镰更适于收割稻、麦等农作物。东汉时较重要的小农具有铁制的曲柄锄和镰等。前者便于中耕除草，后者则是收获的利器。成都扬子山东汉墓出土的一块画像砖，就生动地刻画了农民手持镰收割的场面。
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代田法和区种法
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汉代先后出现了两种先进的耕作法：一是对大面积土地的利用并使之增产的方法——“代田法”，另一是在小面积土地上夺高产的方法——“区种法”。它们都是战国时期“畦种法”的重大发展。
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“代田法”是汉武帝时期大力推广的一种适应干旱地区的耕作方法，其主要技术内容是：“播种于甽中，苗生三叶以上，稍耨垄草，因隤其土，以附苗根”，“一畮之甽，岁代处”【6】。即在地里开沟作垄，把农作物种子播在沟里，等到苗长起来后，进行中耕除草，并将垄上的土推到沟里，培壅苗的根部。第二年再以垄处作沟，沟处为垄，如此轮番利用。该法能保证幼苗得到较多的水分而健壮成长，使植株扎根深，不畏风旱，不易倒伏；土地轮番使用，地力可得到恢复的机会。“代田法”加上精细的田间管理以及新农具的使用，可达到“用力少而得谷多”，“一岁之收，常过缦田畮一斛以上，善者倍之”【7】的成效。当时“缦田法”（不作垄沟撒播的耕种法）每亩产量大约是三斛，则采用“代田”每亩产量可提高三分之一到三分之二。武帝以后，“边城、河东、弘农、三辅太常民皆便代田”【8】，在今天的甘肃省西北部、陕西、山西、河南、辽东等地区出现了“田多垦辟”的局面。
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