七十三：《王祯农书》
元代三大农书之冠
元王朝统治中国97年，时间虽不算很长，但却在我国农学史上留下了三部比较出色的农学著作。一是元建国初年司农司编写的《农桑辑要》，此后有《王祯农书》和《农桑衣食撮要》。三书中尤以《王祯农书》影响最大。作者王祯，字伯善，元代东平（今山东东平）人。元成宗时曾任宣州旌德县（今安徽旌德县）尹、信州永丰县（今江西广丰县）尹。他在为官期间，生活俭朴，捐俸给地方上兴办学校、修建桥梁、道路、施舍医药，确实给两地百姓做了不少好事。时人颇有好评，称赞他“惠民有为”。（《旌德县志》）王祯像我国古代许多知识分子一样，也继承了传统的“农本”思想，认为国家从中央到地方政府的首要政事就是抓农业生产。王祯同时代人戴表元所写《王伯善农书序》中说，王祯在旌德和永丰任职时，劝农工作取得很大成效，政绩斐然。所采取的方法是每年规定农民种桑树若干株；对麻、苎、禾、黍、麰麦等作物，从播种以致收获的方法，都一一加以指导；还画出“钱、瑁⒙i、耧、耙、麴”各种农具的图形，让老百姓仿造试制使用。他又“以身率先于下”、“亲执耒耜，躬务农桑”。最后，王祯把教民耕织、种植、养畜所积累的丰富经验，加上搜集到的前人有关著作资料，编撰成《农书》。
《王祯农书》完成于1313年。全书正文共计37集，371目，约13万余字。分《农桑通诀》、《百谷谱》和《农器图谱》三大部分，最后所附《杂录》包括了两篇与农业生产关系不大的“法制长生屋”和“造活字印书法”。
《王祯农书》在我国古代农学遗产中占有重要地位。它兼论北方农业技术和南方农业技术。王祯自己是山东人，在安徽、江西两省做过地方官，又到过江、浙一带，所到之处，常常深入农村作实地观察。因此，《农书》里无论是记述耕作技术，还是农具的使用，或是栽桑养蚕，总是时时顾及南北的差别，致意于其间的相互交流。如垦耕，书中就详述了南北的特点，并说：“自北至南，习俗不同，曰垦曰耕，作事亦异。”（《垦耕篇第四》）又常把几种作用相同、形制相异的农具放在一起加以叙述，以便于人们比较采用，说：“今并载之，使南北通知，随宜而用，无使偏废。”（《耙耢篇第五》）养蚕方面，采撷南北养蚕方法加以叙述，并指出各有的优缺点，目的是“择其精妙，笔之于书，以为必效之法”。（《蚕缫篇第十五》）可以说，在《王祯农书》以前所有的综合性整体农书，像《氾胜之书》、《齐民要术》、《农桑辑要》等，都只记述了北方的农业技术，没有谈及南方，更没有注意促进南北技术的交流。
《王祯农书》在前人著作基础上，第一次对所谓的广义农业生产知识作了较全面系统的论述，提出中国农学的传统体系。《吕氏春秋·上农》等4篇只是保存先秦有关农业政策、用地、整地和掌握农时的4篇农学论文。汉代的《氾胜之书》只残存了3000余字，不能见其全貌。现存最早最完整的综合性整体农书，只有成书于公元6世纪的《齐民要术》。与《王祯农书》相比较，《齐民要术》内容虽包括了粮食作物、蔬菜和果树栽培、畜牧、兽医、农产品加工以及烹饪等，最后还附有非中国产的一些栽培植物，范围可谓十分广泛，但占了很大篇幅的烹饪显然是不属于农业生产范围的。《王祯农书》则明确表明广义农业包括粮食作物、蚕桑、畜牧、园艺、林业、渔业，而把《齐民要术》中的酿造、醃藏、果品加工、烹饪、饼饵、饮浆、制糖，以及煮胶、制笔等农产品加工的内容都去掉了。从整体性和系统性来看，《王祯农书》也超过《齐民要术》。《齐民要术》还没有明确的总论概念，属于这方面的内容只有《耕田》和《收种》两篇，构成全书的主要是农作物栽培各论，分别孤立地叙述各项生产技术。而《王祯农书》中的《农桑通诀》则相当于农业总论，首先对农业、牛耕、养蚕的历史渊源作了概述；其次以“授时”、“地利”两篇来论述农业生产根本关键所在的时宜、地宜问题；再就是以从“垦耕”到“收获”等7篇来论述开垦、土壤、耕种、施肥、水利灌溉、田间管理和收获等农业操作的共同基本原则和措施。《百谷谱》很像栽培各论，先将农作物分成若干属（类），然后一一列举各属（类）的具体作物。分类虽不尽科学，更不能与现代分类相比，但已具有农作物分类学的雏形，比起《齐民要术》尚无明确的分类要进步。《农器图谱》是全书重点所在，插图306幅，计20集，分为20门，261目。另外，在《农桑通诀》、《百谷谱》和《农器图谱》三大部分之间，也相互照顾和注意各部分的内部联系。《百谷谱》论述各个作物的生产程序时就很注意它们之间的内在联系。《农器图谱》介绍农器的历史形制以及在生产中的作用和效率时，又常常涉及《农桑通诀》和《百谷谱》。同时根据南北地区和条件的不同，而分别加以对待。既照顾了一般，又重视了特殊。
将农具列为综合性整体农书的重要组成部分是从《王祯农书》开始的，也是本书一大特点。我国传统农具，到宋、元时期已发展到成熟阶段，种类齐全，形制多样。宋代已出现了较全面论述农具的专书，如曾之瑾所撰的《农器谱》3卷，又续2卷。可惜该书已亡佚。《王祯农书》中的《农器图谱》在数量上是空前的。《氾胜之书》中提到的农具只有10多种，《齐民要术》谈到的农具也只有30多种，而《农器图谱》收录的却有100多种，绘图306幅。在做这部分工作时，王祯花费精力最多，不仅搜罗和形象地描绘记载了当时通行的农具，还将古代已失传的农具经过考订研究后，绘出了复原图。
如西晋（265…316年）刘景宣创制的“磨”，奇巧特异，用一牛拉，能“转八磨之重”。（《农器图谱·杵臼门》）可惜久已失传，王祯经过查找资料研究、把它进行复原，并名之为“连磨”。又东汉杜诗（？…38年）发明水排，利用水力鼓风来炼铁。到元代制法已不可考，王祯也多方搜访，力求复原，并加以发展。古代水排用皮囊鼓风，而王祯复原所绘的水排已经是用木扇（简单的风箱）来鼓风了。王祯对轮轴特别感兴趣，在“杵臼门”、“灌溉门”、“利用门”中，集中了57种与轮轴有关的生产工具。在此基础上，他自己又创制成了“水砻”和“水轮三事”。其中尤以“水轮三事”最为机巧，具备有磨、砻、碾三种功能。《农器图谱》展示了我国古代农业生产工具的卓越成就。在此之后的农书和其他一些书籍，如《三才图绘》、《农政全书》、《古今图书集成》、《授时通考》等书中与农事有关的插图基本上都渊源于本书。
“授时指掌活法之图”和“全国农业情况图”也是《王祯农书》的首创。后图的原图已佚失，无法知其原貌。现在书中看到的一幅是后人补画的。“授时指掌活法之图”是对历法和授时问题所作的简明小结。该图以平面上同一个轴的八重转盘，从内向外，分别代表北斗星斗杓的指向、天干、地支、四季、十二个月、二十四节气、七十二候，以及各物候所指示的应该进行的农事活动。把星躔、季节、物候、农业生产程序灵活而紧凑地联成一体。这种把“农家月令”的主要内容集中总结在一个小图中，明确、经济、使用方便，不能不说是一个令人叹赏的绝妙构思。
《王祯农书》附录中的“造活字印书法”是王祯把请工匠刻制的3万多个木活字，以及自己发明的可减少排字工人的疲劳与提高效率的转轮排字盘，用来试印《旌德县志》成功的方法与经验的总结。虽然与农业生产无关，但都是对印刷排字技术的一大贡献。
七十四：《天工开物》
农业手工业技术的百科全书
《天工开物》是我国明代大科学家宋应星（1587…1663年）的代表作，初版于崇祯十年（1637年），是作者任江西分宜教谕时（1634…1638年）撰写成的。
明代是我国古代农业、手工业、商业都比较发达的阶段，由于商品经济的发展，明代中期后，部分地区，不少行业中还出现了资本主义萌芽。在农业中，耕地面积扩大，作物品种得到改良和增加，粮食作物、经济作物的单位面积产量和总产量都有了明显提高。一些地区出现了专业化经营。明代手工业种类较多，且已具备了一定规模，尤其是与国计民生关系较为密切的冶金、陶瓷、纺织等行业最为发达。明代商业和交通亦较发达，一些巨商往往致富于数千里之外。农业、手工业和商业的发展，都有力地促进了科学技术的发展。徐光启（1562…1633年）《农政全书》、李时珍（1518…1593年）《本草纲目》、徐弘祖（1586…1641年）《徐霞客游记》等长篇巨著，都是明代中期以后产生出来的。明代科学著作大都具有承前启后、集历代之大成的特点：它们既总结了前人的优秀成果，而在研究方法和学术思想上，却又有许多创新。
人们重视实践，许多学术观点都往往带有启蒙思想的气息。这样一个时代，自然要在科学内容和学术思想上为《天工开物》的产生创造出更为优越的条件。
宋应星，字长庚，明南昌府奉新县北乡人。他出生在官宦之家，书香门第，自幼聪慧过人。万历四十三年，时年28岁的宋应星便与其兄一起在江西乡试时同榜中举，一时传为佳话。宋应星兴趣十分广泛，对农业、手工业生产都比较注意观察和研究。当科举场中屡受挫折，以致“六上公车而不第”之后，他便幡然醒悟，一方面为官，一方面著书立说起来。遂成为一名科学上的巨人。
《天工开物》一书原分作18卷，依次为：乃粒（五谷）、乃服（纺织）、彰施（染色）、粹精（粮食加工）、作咸（制盐）、甘嗜（制糖）、陶埏（陶瓷）、冶铸（铸造）、舟车（车船）、锤锻（锻造）、燔石（烧造）、膏液（油脂）、杀青（造纸）、五金（冶金）、佳兵（兵器）、丹青（朱墨）、曲蘖（制麯）、珠玉。前面一些卷目都是与人民群众日常生活关系较为密切的内容，这样一种排列次序，一定程度上反映了作者贵五谷而贱金玉的思想。该书分量最大的是农业技术，其次是金属冶铸技术。宋应星撰写此书的目的，一是要向人们系统地介绍农业、手工业的生产知识。他认为天覆地载，物号数万，若每一种知识都要靠别人口授，或者亲自去观察，那是认识不了多少东西的，故应向书本学习。二是强调生产知识之重要，批判那种轻视生产劳动，连枣梨之花都不能分辨，而侈谈楚萍的错误倾向。
从内容上看，《天工开物》一书有几个特点：一是门类多，技术范围较广，包含了我国古代农业、手工业的各主要部门。
我国是个伟大的文明古国，在农业和手工业方面曾有过许多重大的发明和创造，但在浩如烟海的文化典籍中，却无一部全面反映农业、手工业生产技术的书。《考工记》一书的内容虽也比较丰富，但它反映的主要是先秦时期的百工技艺，有关农业生产技术则涉及较少，《天工开物》则承上启下。二是既全面系统，又深入细致；既有一般性介绍，又重点突出。无论在广度还是深度上，其均非其他古代技术专著可以比拟。三是重视实践，以实带虚。全书以描写生产过程、介绍技术要点为主，绝少空发议论。间有议论时，也是言简意骇，精辟之至。四是重视各种事物间的数量关系，及其所引起的质量变化。作者在书中经常使用一些数字比例来说明问题。五是坚持从客观事物的内部去寻找事物变化的客观规律。六是具有批判精神，对一些不正确看法，能依据自己的调查研究，重新作出判断。七是重视人的自然属性，较好地阐述个人在自然界中的地位。认为人是不能永远活着的，在这短暂的一生中，要靠五谷来维持生命，但五谷不能自生，要靠人去种植。
《天工开物》一方面继承和发扬了前人的优秀成就，另一方面也有许多新的研究成果。它的主要技术成就是：第一，在作物分类学上提出了一些新的方法和标准，且与今人之分类法十分接近。如它把古代农业归纳成了乃粒、乃服、彰施、粹精、甘嗜、膏液、曲蘖7个大类，这在先世或者同时代的其他农书以及本草类书中是不曾见过的。该书还把水稻排到了五谷之首，稻下又分出了水稻、旱稻，麦下又分出了大麦、小麦，并指出了荞麦非麦。这些分类方法，给人一种眉目清秀之感。
第二，在水稻栽培技术上，较早地阐明了秧龄和早穗的关系。它首次记述了再生秧技术，以及冷浆田中以骨灰、石灰包秧根的技术，这对于提高粮食作物的产量具有十分重要的意义。它还最先记述了早稻在干旱条件下变异为旱稻的问题，从而在世界生物变异理论上写下了光辉的一页。
第三，在麦类栽培管理技术方面，最先指出了以砒霜拌豆麦种子以作防虫杀虫之法，最先指出了荞麦的吸肥性。
第四，在养蚕技术上，最先记述了利用“早雄配晚雌”的杂交优势来培育新品种的方法，并指出了家蚕“软化病”的传染性，指出“需急择而去之，勿使败群”的处理方法。
第五，较早记述了山羊绒可用于织造之事。
第六，在金属冶炼方面，空前绝后地记述了串联式炒炼法，较好地记述了明代灌钢工艺的发展，首次记述了今俗称为“焖钢”的箱式渗碳制钢工艺，最早记述了火法炼锌的操作方法。
第七，在铸造技术上，最早以图文并茂的方式记述了大型器物的铸造工艺，较早图示了活塞式鼓风箱的使用情况。
第八，在金属加工方面，最早明确地记述了响铜的合金成分以及有关响器的成型工艺，最先记述了铁锚锻造工艺、钢铁拉拔工艺以及一种叫做生铁淋口的特殊化学热处理工艺