本文内容来自北京市科学技术协会主办、北京科学中心承办、北京科技报社协办的首都科学讲堂。讲堂每周邀请院士专家开讲，传播科学知识、科学方法，弘扬科学精神、科学文化，促使公众全面、正确理解科学。
“顺应天时，道法自然，和谐共生”。中国拥有近万年的农业文明历史。我们的先民在与大自然的长期相处和较量中，创造出了灿烂辉煌的农耕文明。中国传统农业之所以能够历久弥新、长盛不衰，得益于我们的祖先特别强调系统观念，创造了一整套“应时、取宜、守则、和谐”的思想法则和独特的精耕细作、用地养地、物质循环利用等方面的理论及技术体系。事实证明，优秀农耕文明的保护和传承是现代农业发展的基础，中华优秀农耕文化始终对世界农业发展具有重要的借鉴价值。
首都科学讲堂之“极简科学课”，本期特别邀请中国农业博物馆综合部主任、研究员胡泽学带我们一起领略辉煌的中国古代农耕文明，带领大家“云上参观”中国农业博物馆。
犁和犁的科学
中华农耕文明源远流长，博大精深，是中华文化的根。犁作为一种生产工具，在农业生产中发挥了巨大的作用。工具作为生产力的重要要素之一，它的发生、发展为社会生产力的发展起到了重大的推动作用，从而也推动了人类社会的发展进步。
农业历史发展的轨迹，我们把犁的发展归结为五个阶段。第一个阶段是原始农业时期，这个时期的犁主要的形式是耒耜和石犁。大约在距今5000多年前，石犁出现，对中国农耕技术具有革命性的影响。我国石犁主要分布在：仰韶文化晚期、红山文化、良渚文化时期遗址中。
神农执耒耜图（供图：胡泽学）
耒耜图（供图：胡泽学）
第二个阶段是先秦时代的沟洫农业时期，这个时候的犁最具代表性的形式是青铜犁。从考古资料中看，青铜犁主要出土在中国的南方地区，如江西新干大洋洲商代遗址、浙江长兴钱山漾西周遗址。
江西新干大洋洲商代遗址出土的青铜犁（供图：胡泽学）
第三个阶段是北方旱作精耕细作体系形成时期，这个时期主要的代表犁是铁犁和直辕犁。铁犁具有坚硬锋利、经久耐用等显著优点，对推动农业生产及其技术的发展起了重大作用。我国最著名的铁犁出土地点主要有河南辉县战国遗址和河北易县燕下都遗址。
河南辉县战国遗址出土的铁犁（供图：胡泽学）
第四个时期是南方水田精耕细作形成时期，这里的犁的主要代表是曲辕犁。
第五个阶段也就是精耕细作持续发展时期，这个时候犁的代表作是“多种形式犁的共存”。
从原始的石犁到青铜犁，再到铁犁，其实犁的形制发展一直是变化的，主要体现在几个方面：第一个变化是犁铧或犁镵。铧和镵都是位于犁底前端的金属部件，都有起土、松土、翻土、开沟的作用。然北方多用铧，南方多用镵。
北方铁犁铧（左）和南方铁犁铧（右）（供图：胡泽学）
第二个变化是犁壁，汉代发明了犁壁后，破碎和翻转土壤的问题就完全解决了。犁壁的形状有马鞍形、菱形和瓦形。但三种类型传到了南方之后，为了适合水田的耕作方式，南方的犁壁主要是以曲面形状为主。
第三个变化是犁辕，犁辕按其曲直可以分为直辕和曲辕。犁辕在最初的时候是直辕犁，也是我们经常讲的二牛抬杠。到了唐以后，随着中国经济重心的南移，北方的直辕犁带到了南方。但是南方的工作条件发生了变化，于是人们就将直辕犁改进成了曲辕犁。
直辕犁结构图（供图：胡泽学）
第四个变化就是犁的挽拉方式，也就是牵引方式，即动力方式。从汉代的二牛、三人一犁的二牛抬杠方式，后来慢慢地发展成二牛、二人。到了宋代以后，曲辕犁就变成了一人、一犁、一牛，这样减轻了人的劳动强度，整个耕作技术都发生了一些革命性的变化。
第五个变化就是挽拉动力。汉代主要是牛耕。但到了南方，因为有很多的梯田，无法使用牛耕，所以在广西、贵州一带出现了公婆犁，就是夫妻俩一起，妻子在前面往前牵拉，丈夫在后面一手扶犁，也起到了犁地的作用。
为什么犁产生了这么多的形制变化呢？主要有六个方面的原因：第一个是社会经济制度的更迭。农业生产工具的发明、改进、发展，与社会制度的更迭有着非常密切的关系。社会经济制度的更迭，说到底是生产力与生产关系相互作用的推动。
第二个原因是历朝历代统治者的重农革新。其实在古代重农思想非常盛行，历朝历代都把富国强兵作为自己治国安邦的重要标准，在那个时代农强则国强，尤其是在春秋战国时期，形形色色的各种重农思想登上了舞台。
第三个方面的原因是人口的增长与迁移。我们经常说，在战国，我们国家的人口总体上是呈上升趋势的，我们社会第一次出现一个亿人口的时期是在清朝康乾盛世。但是农业生产最重要的要素犁的发展变化往往是发生在人口分布比较集中的地方。
第四个是农业生产环境的变化。我们经常说农业生产工具的发明、改进、发展都与农业生产环境的变化密切相关。我们国家土地辽阔，南北维度跨度非常大，而且海拔高度变化也很大，生态环境的多样性变化也促使了我们犁耕技术的多样性。
第五个方面是相关行业技术的进步。我们也说犁耕技术的发明创造不是孤立的，金属铸造技术的成熟，工程技术和制造技术水平的进步，人们对数学、力学等自然科学认识的提高和相关知识的不断积累，并将其应用到农具的发明和创制。
第六个原因是科技文化交流和民族交融，即不同的民族，不同的文化，对犁耕技术、耕作技术有不同的影响，而且有自己的创制。
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