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铁犁

铁犁最早出现在中国的春秋战国时期。河北易县燕下都遗址和河南辉县都出土过战国时期的铁犁铧。铁犁铧的发明是一个了不起的成就,它标志着人类社会发展的新时期,也标志着人类改造自然的斗争进入一个新的阶段。汉代的农具铁犁已有犁壁,能起翻土和碎土的作用。

铁犁始于战国时代,是农业生产中传统的耕翻农具。

铁犁装有铁制犁铧和犁镜,以牲畜或人力牵引,日耕地2-3亩,耕翻深度4寸许。在中国两汉时期使用铁犁的地域范围已很广泛,铁犁犁身全铁化,称为全铁犁,坚固耐用;犁口锋利化,角度缩小到90度以下,锐利适用;规格定型化,犁因不同需要,而有大、中、小型之分,形制亦因需要而有差异;犁头犁冠化,使用于多沙石地区的犁头,多加装铁犁冠,对犁铧刃部起保护作用,可随时更换;犁铧犁壁化,犁上装有犁壁,便于翻土、起垄,用力少而见功多。

犁是中国传统农具中最具代表性的生产工具。犁耕技术的发展、进步,与生产力的进步和社会制度的更迭等有着非常密切的关系。

图2-1 秦代铁犁铧(陕西临潼秦始皇陵附近出土)

铁犁历史上曾有几百年时间,中国在许多方面比世界上其他国家领先,最大的优势也许就是它的犁。在历史上,西方落后的较突出的事例是:几千年来,数百万人以一种效率极低,消耗体力极大的方式犁地,造成对人的时间与精力的最大浪费。只有中国较早地摆脱了劣犁的束缚。当中国犁最终传到欧洲后,曾被仿制,同时采用的分行栽培法与种子条播机耧车,这直接引起了欧洲农业革命。一般认为欧洲农业革命导致了工业革命,而且导致西方国家成为世界强国。所以可以说中国在工业革命上有着一份特殊贡献。

1、犁的始祖

在农业劳动中,耕田翻土是一项重要的工作,传说神农时代就已有了专门的工具——耒耜,《易经·系辞》即有“斫木为耜,揉木为耒”,可见耒耜全部都是木制的。

2、最基本和通用的犁在新石器时代的出现

最基本和通用的犁称为阿得犁。它有一个浅犁铧,仅能开出浅沟,因而有时也用于经常刮风和土壤疏松而干燥的地区。例如,这类犁目前仍在西班牙使用。它可追溯到公元前3000年的乌鲁克。这种农具当时常常全用木料制作,因此没有保存下来。在中国,早期犁的考古证据是很不充分的。然而,从公元前4世纪以来的古代著作已提供了犁地的证据。中国出土的三角石犁铧可追溯到公元前4000年甚至公元前5000年早期。因此,牛拉的“阿得犁”早在新石器时代就已使用了。

3、青铜犁铧的出现

图3-1 汉代舌形大铧、小铧的正视和截面图

约公元前16世纪真正犁(确切地说是旋转犁)的青铜犁铧,在濒临北部湾的越南境内出土,这个地区当时与中国有贸易往来。但中国大多数犁铧在那时似乎是木制的,所以也没有保存下来。

4、铁犁的出现与发展

公元前6世纪,铁包木或实心铁犁已广泛应用,这是世界上最早的铁犁,在质量上比西方通用的阿得犁好得多。希腊与罗马的阿得犁通常是用短绳捆在犁的底部,它们分别被称为“斯坦戈犁”和“袖犁铧”。同中国犁相比,它们既不坚实又不牢靠,即使是用铁制作的也是如此。

公元前3世纪,随着炼铁和铸造技术在中国的提高,导致了称为“輨”的犁铧研制。先人们把这个时期发展的更坚固的非脆性可煅铸铁用于农业中。从一开始,輨这类犁铧在设计上就比较先进,呈脊形,以便于犁土,而挡板以平缓坡度向上朝向中心,将土从犁上抛开,从而减少摩擦。大约在这一时期,铁犁已普及,而弓架式阿得犁开始废弃(只有土质极疏松和风力极大的地区继续使用),而代之以较重而更有效的方框式旋转犁。这种犁可以用于粘性较大的土壤,而阿得犁太轻又不结实,对这种土质不适用。这种犁也可以用于阿得犁未能垦过的处女地。

图3-2 汉代舌形犁铧

公元前1 世纪时,犁的宽度已超过15 厘米,能够开沟作垄。而在更宽的垄的两边较深地疏通垄沟,至迟在公元前4 世纪,中国朝廷官吏和学者就正式推广了框架犁。当时全世界没有一种犁能比得上中国的这种犁,坚固、方框式、重型、结构良好的犁以及新的犁壁都是优于世界其他国家的各种犁的因素。但是,或许更重要的是使用可调节杆,改变犁片与犁梁之间的距离,可精确地调整犁地的深度。这种新的操纵方式对农民来说意味着,犁可以经过改装而适应各种类型的土壤、各个季节、不同的气候条件以及不同的作用。犁确实成为具有多种用途的农具,对农民来说,这像是“鸟枪换炮”了。罗马人只有花大力气倾斜犁梁才能调节垄沟的深度,这是一种既笨拙又使人极易疲劳的办法。欧洲在整个中世纪时期大都处于这种情况。

到公元前2 世纪,大量生产铸铁农具的私人作坊已遍及中国。公元前100年时,汉代朝廷在许多省份建立了大的官营铸造厂。铁器在百姓中已相当普遍地使用,因此铁犁对普通人来说是很一般的东西。那时并不缺乏这些先进的铁犁,它们在富家中并非稀罕之物,正像早期欧洲条播机头200 年间使用时那样。

图3-3 汉代铧冠(五件套合在一起,陕西垅县出土)

到公元前2 世纪或公元前1 世纪,四种不同的犁壁已广泛地应用于犁。犁壁对于犁具有极大的作用。它是犁在土层的翻土绞部件,可将犁起的土轻轻地翻到一边,使土落成整齐的垄坎,而不致造成堵塞。犁壁与犁铧之间有着良好的配合。由于有不同形状和角度,因此土壤以不同方式翻动成不同形状。早在苏格兰犁的设计先驱詹姆斯·斯莫尔2200 年,中国古代人民已应用了此原理。中国古代人民也知道,铁犁铧与犁壁的额外重量大大减少犁地的摩擦而得到更多的补偿。

结构良好的犁壁,可以将土块翻得恰到好处,顺利而又摩擦极少,因此,好犁犁地就像是用刀切黄油,较重的刀就更容易切黄油。所以,如果结构恰当,较重的犁就会开出较细且较深的沟,而不会出现多少麻烦。

到中世纪晚期,欧洲才知道有犁壁这种东西,即使在那时,其结构也是极其粗糙的。这种犁壁是将扁平的木片固定在犁上,提供有角度的表面,翻上来的土就会与之碰撞而分向两边。中国首先采用的曲形犁壁,到公元18世纪才出现在欧洲。由于欧洲缺乏这种犁壁,农民在犁地时不得不一次又一次地停下来,从犁上抓下土和杂草,因为在犁地的尖铧与把土块翻向一边的粗壁之间没有光滑的联结表面。增加的摩擦意味着需要有成群的牛拉犁,而中国的把犁人一般只用一头牛,很少超过两头牛的。欧洲人通常要集资购买六至八头牛用于犁最普通的地,以致不得不倾家荡产。这同时还意味着,将要留出更多的土地作牧场,这样,就势必会减少为人生产粮的土地。可以毫不夸张地说,中国当时处在今天美国与西欧的地位,而欧洲当时却处在今天摩洛哥这类国家的地位。

带有壁的中国犁在公元17 世纪时由荷兰海员带回荷兰。这些荷兰人受雇于英国人,任务是排去当时的东英吉利沼泽和萨姆塞特高沼地的水,他们带去了中国犁,后来被称为罗瑟拉姆犁。因此荷兰人与英国人最先在欧洲受益于高效的中国犁。中国犁还有一个别名,叫做“杂牌荷兰犁。”这种犁在水田里特别有效,因而欧洲人很快认识到,它在一般土地上也一定很有效。这种犁从英格兰传到苏格兰,又从荷兰传到美国和法国。到公元18 世纪70 年代,它是最便宜而又最好的犁。西方设计者在其后的几十年间对这种犁进行了革新:詹姆斯.斯莫尔于公元 1784 年制出的犁比这种犁前进了一步,而J·艾伦·兰塞姆于公元19 世纪制出的各种犁则又作了进一步的改进。由于采用了钢框架,产生了近代犁,它是对中国的犁进行多次改进的结果,也是导致欧洲农业革命的极重要因素

新石器时代石犁和商周时期青铜犁的出现,标志着中国古代在农业机械制造方面的飞跃。但是,由于受材料和动力条件的限制,石犁和青铜犁的使用范围不广,在生产重作用有限。石犁笨重,需用强大的动力才能拉动,且易损毁。青铜犁虽锐利,但数量太少。只有到春秋战国时期,冶铁技术兴起,铁器出现,个体经济形成,牛耕铁犁才得以配套使用。

图3-4 汉代铁铧正面和鐴土背面(长安出土)

1、战国时期出现铁犁铧

犁铧又称犁铲、犁镜,是安装在犁床前端的切土起垡零件,外形有舌形、V形、梯形之分,其夹角有大有小,然其作为等腰三角形的大体轮廓不变。战国时使用铁犁铧的地区分布于关中及三河地区,多为V形犁铧冠。这种铧冠形制小而重量轻。如辉县出土的“魏犁”,铧重465克,斜边长17.9厘米,中央尖部宽6厘米,两侧宽4厘米,铧刃顶端上下两面均起脊线,角度有120°,左右两角的铁叶近10厘米。将这种铧冠纳入木犁头,可以松土划沟,不过还不能翻土起垅,作用尚有局限,但“耒耜耕”效率大有提高。

2、秦代双翼铧铁犁

秦国推行富国强兵政策,措施之一就是改进铁犁形制,推广牛耕铁犁,以扩大耕地面积,提高粮食产量。1970年在秦始皇陵园城北门外出土的全铁犁长25厘米,翅距25厘米,两翅交叉处有长5厘米,宽约1厘米的脊梁(见图2-1)。1980年在临潼县陈家沟遗址又发现秦国全铁犁铧。这两种犁的铧都比战国时期通用的V形铧冠型号大,称尖锋双翼铧,翻土比V型铁冠要深。

图3-5 汉代铁铧及鐴土套合侧面

3、汉代铁犁犁架、犁头和犁辕的基本定型

汉代,铁犁的结构与零件已经基本定型,具备犁架、犁头和犁辕,用牛牵引,不仅能挖土,而且能翻土、成垅。下面将犁头、犁架、犁式分述如下:

(1)犁架

犁架结构由床、梢、辕、箭、衡五大零件组成,汉代犁架已基本具备这五大零件。

犁床又称犁底,是关键零件之一。它是平贴地面的长方形木条,犁铧的导向装置,前与犁铧銎同向相接,后与犁梢成钝角相接。在动力牵引下,推动犁插入土中,连续不断地破土、翻土。犁梢来源于耒,犁床即耒部前曲部分的发展。到汉代,犁床与犁梢多数已明显分开。

图3-6 汉代铁铧正面及鐴土背面(礼泉出土)

犁箭最初是连接辕床,以使犁架牢固、不易松散的零件,后来发展为兼能控制犁头入土深浅的零件。西汉武帝末年,赵过推行代田法时,用二牛三人,其中有人专门扶辕,以调节入土深浅。可见那时犁箭只能起稳固犁架作用。最晚到西汉末,犁箭已能调节犁头入土深浅。

犁辕是前接犁衡(从而连系动力源—牛体),后接犁梢(从而连系工作机—犁架)的牵引件。汉代多为单长直辕(二牛),到魏晋后出现双长直辕(一牛),并出现“柔便”之蔚犁。

(2)犁头

犁头指犁铧和犁壁。西汉初,铁犁形制与战国时相仿,犁铧上口窄,两侧铁叶短,犁锋角度大,只能起破土作用。如山东莱芜出土西汉铁范所铸铁口犁,与战国辉县犁形制相似,只是犁头由钝变尖。汉武帝时,犁头发生较大变化。陕西关中地区出土很多汉代铁制农具,其中犁具数量很多,并具有全铁大铧、小铧、犁冠、犁壁及巨型犁铧等不同形制品种(见图3-1、3-2、3-3)。

图3-7 汉代铁铧和鐴土套合正面图

从陕西省出土的汉代舌形大铧来看,犁铧呈舌刃梯形,平均长32厘米,后宽32.5厘米,平均重7.5公斤,锐角,上面尖起,下面板平,前低后高,中部有微高的凸脊,后边有装木犁头的等腰三角形銎。还有一种形制较大的巨型大铧,平均长38.3厘米,后宽36.3厘米,一般重9公斤,最重达15公斤。巨铧古称“铃鐩”、“睿铧”,用作“开田间沟渠及作陆堑”,在汉代已普遍使用(见图3-4、3-5、3-6、3-7、3-8、3-9)。

与上述两种铧同时出土的有V形铧冠与犁壁。出土时,V形铧冠有的套合于铧的尖端,有的单独存放。犁壁又称鐴土、犁耳、犁镜、翻土板等,安装在犁铧的上方,与犁铧后部共同组成一个不连续曲面。由于犁壁旁向的弯曲扭度小,可将土垡向上往前推挤,到一定程度折断,向右前方翻转倒下,形成不连续的垡条。其耕深受耕宽的限制少,一般耕深大于耕宽。在低速条件下,还可碎土成垅。

图3-8 汉代铁铧和鐴土套合背面图

铁犁壁在汉武帝时就已经出现。从陕西省发现的汉代铁铧来看,汉代犁壁可分为两大类:一为菱形、瓦形、方形缺角犁壁,平均长45.8厘米,宽23.1厘米;一为马鞍形犁壁,平均长18.3厘米,宽20.8厘米。在行进时,菱形、瓦形、方形缺角犁壁只有一侧翻土,马鞍形犁壁两侧都能翻土。

犁壁的出现,大大提高了整地质量,使耕犁不仅能松土,而且能翻土、成垅、除草、灭虫,从而改善了土壤中气、水、肥状况,便于作物吸收和生长。在18世纪以前,欧洲只知用直面木质犁壁,壁与铧不能紧密结合,常夹带草土,拖动费力,一直到18世纪初才开始使用曲面铁犁壁。

上述的舌形大铧(或巨形犁铧)与V形铧冠、犁壁三者配套,组成一件高效能的整地、开沟农具。

图3-9 汉代铁铧和鐴土套合侧面图

与舌形铧、巨铧同时出土的还有小铧,三者同时并存,可见其作用有别。小铧的平均长度为17.3厘米,后宽15.1厘米,前宽6厘米。按其尺寸,显然不能与出土的铧冠和犁壁配套使用。无壁小铧,古称之为“耩”,又称之为“劐”、“耠子”,只能破土、松土,用于除草、开沟播种,不能翻土。与同时出土的有铁口锄,表明小铧具有拉、蹠两用功能。

上述西汉时的犁铧与犁壁,只表明当时关中地区使用的情况。从河南、河北、辽宁、内蒙、山东、山西、江苏、贵州等省区的出土材料来看,西汉时仍以V型铧冠为主,V型铧冠一直沿用到东汉。

(3)犁式

犁式又称为耕作方式,即牵引方式。前述的犁架、犁头均属工作机部分,犁式则包括动力(畜力)与牵引部分(包括犁辕形状及设置)。使用畜力作为动力,铁犁成为一套完整的整地机械。

图5-1 唐代江东犁示意图

畜力牵引有二牛、一牛牵引两种方式:

二牛耕田的牵引方式,一般采用“二牛抬杠式”,即犁辕(一长直木杠)后接犁梢,前接犁衡。犁衡是一直木棒,与辕垂直交接,交接处有一三叉戟联搭,以适当调节挽力不同的二牛在行进中的负担,使犁平衡,犁衡缚于牛角,称为角轭,后普遍成为肩轭,从而大大加强了牛的牵引力。二牛抬杠式始见于赵过推行代田法之后,与使用畜力及大型犁铧相关,成为生产力发展的重要标志。直到现在,在北方地区尚存二牛耕田,少数民族地区则多用二牛耕田。一牛耕田的牵引方式,自西汉开始,就与二牛耕田的牵引方式同时并存。但总的趋势是二牛牵引日少,一牛牵引日增。

图5-2 唐三彩胡人执犁陶俑

综上所述,可见到汉武帝时,犁耕的三个重要组成部分犁架、犁头、犁式都已初步定型,实现了从耒耜到犁的根本转变。而这一转变,是从赵过施行代田法,推广耦犁开始的。古人有称牛耕始于赵过,盖指此意。

4、魏晋南北朝的蔚犁

魏晋南北朝的耕犁,犁头和辕发生了一些变化。犁头形状从西汉的等腰三角形改为牛舌形,狭长,以适应一牛耕田及耕泥泞田的需要。由于长直辕操作时不方便,特别在山涧丘陵地区,“回转至难”,北魏时在山东地区发明了比长直辕犁便利的蔚犁。

5、唐代江东犁的发明

唐代,犁辕有较大的变化,由长直辕改为短曲辕。唐末陆龟蒙的《耒耜经》对当时江东地区(即今江苏、浙江及安徽、江西等地)通用的曲辕犁有较详细的记载。见图5-1为按《耒耜经》原文所示尺寸比例所绘示意图。图5-2为出土执犁陶俑图。从这两幅图可见,唐代的耕犁在四个方面有改进:使用短曲辕,节省人力和畜力;增设犁盘,犁体回旋灵活;完善犁评,调节耕深;改善犁头,保证耕地质量。

图5-3 唐代原造犁

犁头包括铧与壁两部分。

汉代犁铧,其长宽之比,舌形大铧为32.0:32.5,巨型大铧为38.3:36.3,大体上为1:1。魏晋以后,铧渐变为狭长。江东犁镜长1尺4寸,宽6寸,宽不及长之半。这从唐代原造犁之图像可作为佐证(见图5-3)。

江东犁犁头的变化,是为了适于南方比较黏重的土壤耕作,也适于翻起较窄的耕垡。耕时土垡被犁壁推挤到相当程度,然后折断,向后方翻转倒下,因此,耕出的垡条是断续的。江东犁这种窜垡的作用,一方面可使“耕深”受“耕宽”的限制较少,在多数情况下,耕深可以大于耕宽;另一方面,可以在低速的牛力条件下,达到碎土的要求,保证耕地质量。

江东犁是唐末先进生产工具的代表,因适于土质黏重、田块较小的江南水田耕作得以迅速推广,反过来也促进了南方农业生产的发展。实际上,江东犁的意义不止于水田耕作的范围,其基本结构和原理同样适用于北方旱区。

当然,江东犁本身仍存在缺点,如犁体偏大,零件较多。结构较复杂。后世曲辕犁发展,多数变得更为小型、轻便,结构也加以简化。

恩格斯指出:“对于大多数国家来说,铁制工具是最后过渡到农业的必要前提,铁对农业提供了犁,犁完成了重大的变革。”[恩格斯《家庭、私有制和国家起源》《马克思恩格斯全集》第21卷]

铁犁牛耕使古代松辽地区的农业在其发展史上进入了一个新的阶段。特别两汉铁犁影响了我国古代农业两千年。

1、使用铁犁的地域范围已很广泛

两汉时期,统治者都很重视发现农业,亦重视推广铁犁和牛耕。从考古发掘来看,自北而南,已发现铁犁或其部件的省份有辽宁、山西、内蒙古、河北、山东、河南、安徽、宁夏、陕西、四川、甘肃、新疆、江苏、福建、贵州、云南等,出土铁犁铧或其部件以百数。只有浙江、江西、湖北、湖南等地区在当时,“地广人希,饭稻羹鱼,或火耕而水耨”,尚无使用铁犁的痕迹,而主要使用铁口或全铁?、铲等。

2、铁犁的进步性和定型化

两汉铁犁的进步性与规格定型化主要体现在以下五点上:1.犁身全铁化,称为全铁犁,坚固耐用;2.犁口锋利化,角度缩小到90度以下,锐利适用;3.规格定型化,犁因不同需要,而有大、中、小型之分,形制亦因需要而有差异;4.犁头犁冠化,使用于多沙石地区的犁头,多加装铁犁冠,其形制类似战国时期的“V”形犁,对犁铧刃部起保护作用,可随时更换;5.犁铧犁壁化。犁上装有犁壁,便于翻土、起垄,用力少而见功多。

上述不同类型的铁犁和部件,在《中华农器图谱》中都选有典型图片著录。如其中的“辽阳大铁犁”(第一卷第155页),是于1955年在辽宁辽阳三道壕出土的,为西汉时期的遗物,其底长40厘米、后宽42厘米、后高13厘米。用复制件在耕后砂壤松土中模拟试耕,用福格森165拖拉机牵引,一人扶犁,用弹簧拉力计测拉力,入土深度15.5厘米,平均拉力为60公斤左右,速度为0.5米/秒左右。据此,此大铁犁如用一头壮牛(乌犍或黄犍)或用牯牛(未阉公牛)二头抬扛,可持续(二小时为限)作业。元代王祯《农书》所记?铧,“其制大倍常铧,?亦称是。凡开田间沟渠及作陆堑,乃别制箭犁,可用此?斫犁底为胎,锻铁为刃,犁辕贯以横木,二人扶之,可使数牛挽行。插犁既深,一去复回,即成大沟。”铧及其使用的情况大约与西汉辽阳大铁犁类似。

两汉的中犁底长和后宽各约30厘米,小犁底长和后宽各约20厘米。此两种铁犁多用于田间作业。上述三种型号的犁一直沿用到近代拖拉机或现代步犁推广之前。

3、犁架的科学性与二牛抬扛的必要性

耒耜类农具的构造简单,头刃部之外,只要有一条合用的木柄即可。可是犁则不同,是以大牲畜如牛马为牵引力,需要为犁配以较复杂的、合用的犁架。一般犁架必需具备四个主要部件,即扶手(犁梢)、犁床(犁底)、犁辕、犁箭,两汉的犁架已四件具备。发现于山西平陆枣园村、甘肃武威磨咀子、江苏睢宁双沟、陕西米脂与绥德、内蒙古和林格尔、山东滕县宏道院与黄家岭、广东佛山澜石的两汉壁画、画像石上的牛耕图及木陶模型等,都具体生动地反映了这一情况。至唐代,陆龟蒙著《耒耜经》,说江东用曲辕犁,有十一个部件。研究者对其优点似过分夸大,从现存各种有关资料看,此类辕在唐宋时期使用者极少,只在敦煌壁画中存有一例,但却是二牛抬扛;而单长和双长直辕的使用占绝大多数。只是到明清时期,曲辕犁才渐见推广。其时二牛抬扛仍相当普遍地在使用中。

二牛抬扛之所以有那么强的生命力,是因为此种耕作方法是与当时所用牵引力的条件相适应。据今天的科学实验测定:一头壮牛平时耕地,正常与持久的牵引力约为80至100公斤,一匹壮马的正常与持久的牵引力为30至40公斤。两汉的常用农耕牵引力是以牯牛为主,有时亦用马,用牯牛和马,则用二牛抬扛的方法比较适宜。关于此事,除上述壁画和画像石上的牛耕图已有生动的反映之外,在文献中亦多有记载。如《汉书·食货志上》曰:“(代田法)用耦犁,二牛三人。”崔?《政论》曰:“今辽东耕犁,……既用两牛,两人牵之,一人将耕。”用一牛耕田的事例也有一些,但都用直辕。如上述武威磨咀子木牛犁模型,广东佛山陶水田模型,滕县宏道院画像石牛耕图等皆是。此外,文献记载如《说文解字》“牛部”曰:?,两壁耕也。”段注曰:“谓一田中两牛耕,一从东往,一从西来也。”但两汉时期用一牛耕田的事例毕竟不多。还有一情况应当指出,就是制作直辕,在选材、技术等方面,均较制作曲辕容易。在性能上,曲辕的优点比较直辕并不突出。因此,直到明清,二牛抬扛仍与直辕结合,相当受到重视。

总之,铁犁的发明、应用和发展,凝聚了中国人和世界其他各位发明家的心血,并显现了他们的智慧。



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