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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078209]
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四 黄河、大运河的治理和盐碱地的改造
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黄河的治理
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我国人民在与黄河斗争的历史中，明清时期是一个重要的阶段。这时治理黄河与过去大都采用“分流”的方法不同，主要是以水治水，即在下游“筑堤束水，以水攻沙”【14】，就是用人工筑堤，加快流速，使流水的冲蚀力量增大，带走泥沙，避免河床淤浅与决堤泛滥。当时封建统治者治河的目的，主要是为了保证南北大运河的“漕运”，使载运南方大米到北京的船只畅通无阻。但由于减少了黄河的泛滥，对黄河流域的农业生产有较大的好处。
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明清两代，在治河方面享有盛誉，并且作出重大贡献的有潘季驯和陈潢等。
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潘季驯（1521—1595），字时良，号印川，浙江湖州人，曾四次出任治理黄河的“总督”，著有《河议辩惑》、《两河经略疏》等。他认真研究了水流的性能和黄河的情况，针对黄河含沙量大的特点，认为治河不宜采取“分流”的办法。因为“水分则势缓，势缓则沙停，沙停则河饱”，相反“水合则势猛，势猛则沙刷，沙刷则河深”，这是“一定之理，必然之势”【15】。所以他主张“筑堤束水，以水攻沙”。他说治河的方法，没有奇特的窍门，全在“束水归漕”，而束水的方法，只在“坚筑堤防”。为了防止河水溃决，他规定要设几道防线，即筑缕堤、遥堤、月堤和格堤四种（缕堤距河近，是第一道防线，缕堤内又筑月堤以止水；遥堤离河远，是第二道防线，格堤在遥堤内，以阻水流）。又定伏秋洪水暴涨的时候，要实行“四防”和“二守”。四防是“昼防、夜防、风防、雨防”，二守是“官守”与“民守”。这些治河的理论和方法虽然还仅限于对下游地段的治理，但因立论是科学的，具有一定实用价值。
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清初的陈潢（1637—1688），字天一，号省斋，浙江钱塘（今杭州）人。他本是一个“布衣”，对农田水利很有研究，曾经作过实地考察，沿黄河上行直至宁夏。后来遇到在朝做官的靳辅，靳辅很赏识他，留他在身边工作。在1677—1687年靳辅担任“河道总督”期间，治理黄河的工作主要是由陈潢承担的。陈潢的治河理论和成就，在张霭生编纂的《河防述言》中有比较全面的记述。
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陈潢在治河方面的贡献，首先是把潘季驯“筑堤束水，以水攻沙”的理论建筑在更为科学的基础之上。他用的“测水法”是测流速和流量的方法，按《河防述言》所述是“用土方法，以水纵横1丈、高1丈为一方，计此河能行水几方”，使筑堤的宽度和高度以及其他工程设计能更合乎要求，洪流通过时既能起到攻沙的作用，又不致因容纳不下而泛滥成灾。他对于黄河的治理问题，不仅局限在下游，而且认识到对黄河中游地区治理的重要。他从实地考察中，认识到黄河的泥沙是从中游黄土高原流失下来的，从而指出治理黄河必须“彻首尾而治之”，不然“终归无益”。这种从全面考虑根治黄河的思想，可以说是我国治河理论上的一大进步。可惜他的远大理想，在当时的社会条件下不但没有实现的可能，反而在他为进一步治理黄河而积极筹划的时候，蒙受了不白之冤，他的科学才能没有得到充分发挥，便抑郁而死！
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大运河的疏浚
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元代在山东境内开凿的大运河，有些地段由于地势较高，水源不足，给航运造成了很大困难。这个困难后来是明代的一位名叫白英的老船工解决的。
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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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