1樓：知無不源
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中國古代的農業機械
自然科學史研究所 趙繼柱
在我國幾千年的文明史上，農業在整個生產中都佔重要的地位。隨著社會經濟的發展，為了增加產量，提高勞動生產率，勞動人民發明創造了多種多樣的農業生產工具，不但數量多，而且在時間上也多是比較早的。下面只介紹幾種主要的農具。
漢唐以來的耕犁
我國很早就發明了耒耜，用耒耜來翻整土地，播種莊稼，進行農業生產。隨著生產的發展，耒耜發展成犁。不過在戰國時期以前，人們使用的只是石制、木製、骨制和少量的銅製整地工具。
後來由於牛耕的出現和冶鐵業的興起，戰國時期便出現了鐵製的耕犁，河北易縣燕下都遺址和河南輝縣都出土過戰國時期的鐵犁鏵。鐵犁鏵的發明是一個了不起的成就，它標誌著人類社會發展的新時期，也標誌著人類改造自然的鬥爭進入一個新的階段。
漢代大力推廣先進的生產工具和耕作方法，耕犁也得到了進一步的發展，並且在全國各地廣泛使用。解放後出土的一百多件漢代的鐵犁中，有鐵口犁鏵、尖鋒雙翼犁鏵、舌狀梯形犁鏵，還有大型的犁鏵。從山西平陸等地漢墓**土的幾幅犁耕圖中，可以看出漢代耕犁的構造形式。
當時的耕犁是鐵製的犁鏵，已經有犁壁的裝置。山東安丘、河南中牟和陝西西安、咸陽、禮泉等地都有漢代鐵犁壁出土。犁壁的發明是耕犁的一個重大發展。
沒有犁壁的耕犁達不到碎土鬆土起壠作畝的目的，還必須靠鋤類和鏟類農具的幫助才行；有了犁壁就能翻土碎土，犁壁有一定的方向，向一側翻轉土垡，把雜草埋在下面作肥料，同時還有殺蟲的作用。歐洲的耕犁直到公元十一世紀才有犁壁的記載，我國至遲到漢代就有了犁壁的裝置，比歐洲要早近一千年。漢代耕犁的木質部分由犁轅、犁梢（犁柄）、犁底（犁床）、犁箭、犁橫等部件組成。
由此可以看出，漢代的耕犁已經基本定型，它除了有先進的犁壁裝置外，還有能調節耕地深淺的犁箭的裝置。漢代的犁有雙轅和單轅的，基本上是二牛抬扛式的。由於是直轅長轅犁，耕地的時候，回頭轉彎都不夠靈活，起土費力，效率也不很高。
儘管這樣，它比戰國時期的耕犁已經有了很大的進步。
唐代，陸龜蒙的《耒耜經》詳細記述了當時耕犁的部件、尺寸和作用。這種犁的構造是由金屬製造的犁鑱和犁壁，以及由木材製造的犁底、壓鑱、策■（é）、犁箭、犁轅、犁梢、犁評、犁建、犁盤等十一個部件組成。這些部件都各有特殊的功能和合理的形式。
犁壁在犁鑱之上，它們是成一個曲面的複合裝置，用來起土翻土的；犁底和壓鑱把犁頭緊緊地固定下來，增強犁的穩定性；策■是捍衛犁壁的；犁箭和犁評是調節犁地深淺的裝置，通過調整犁評和犁箭，使犁轅和犁床之間的夾角張大或縮小，這樣就使犁頭深入或淺出；還可以通過犁梢來掌握耕地的寬窄；它的犁轅是短轅曲轅，轅頭又有可以轉動的犁盤，牲畜是用套耕索來挽犁的。整個耕犁是相當完備、相當先進的，也很輕巧，耕地的時候回頭轉彎都很靈便，而且入土深淺容易控制，起土省力，效率比較高。
陸龜蒙所敘述的耕犁是中國耕犁發展到比較完備階段的典型，它的構造要比秦漢時期的犁完備和複雜得多，和現代的耕犁基本相同。這是廣大勞動人民在長期的生產鬥爭實踐中不斷摸索創造的成果，是勞動人民智慧的結晶。
宋元以後，耕犁的形式更加多樣化，各地創造了很多新式的耕犁。南方水田用犁鑱，北方旱地用犁鏵，耕種草莽用犁鎊，開墾蘆葦蒿萊等荒地用犁刀，耕種海堧地用耬鋤。
根據史料記載，在整個古代社會，我國耕犁的發展水平一直處於世界農業技術發展的前列。
漢代的播種機——三腳耬
我國在戰國時期就有了播種機械。漢武帝的時候，趙過在一腳耬和二腳耬的基礎上，創造發明了能同時播種三行的三腳耬。一頭牛拉著，一人牽牛，一人扶耬，一天就能播種一頃地，大大提高了播種效率。
漢武帝曾經下令在全國範圍裡推廣這種先進的播種機。
漢代三腳耬復原模型，現在陳列在中國歷史博物館裡。它的構造是這樣的：下面三個小的鐵鏵是開溝用的，叫做耬腳，後部中間是空的，兩腳之間的距離是一壠。
三根木製的中空的耬腿，下端嵌入耬鏵的銎裡，上端和子粒槽相通。子粒槽下部前面由一個長方形的開口和前面的耬鬥相通。耬斗的後部下方有一個開口，活裝著一塊閘板，用一個楔子管緊。
為了防止種子在開口處阻塞，在耬柄的一個支柱上懸掛一根竹籤，竹籤前端伸入耬鬥下部繫牢，中間縛上一塊鐵塊。耬兩邊有兩轅，相距可容一牛。後面有耬柄。
播種前，要根據種子的種類、子粒的大小、土壤的乾溼等情況，調節好耬鬥開口的閘板，使種子在一定的時間流出的多少剛好合適。然後把要播種的種子放入耬鬥裡，用牛拉著，一人牽牛，一人扶耬。扶耬人控制耬柄的高低，來調節耬腳入土的深淺，同時也就調整了播種的深淺，一邊走一邊搖，種子自動地從耬鬥中流出，分三股經耬腿再經耬鏵的下方播入土壤。
在耬後邊的木框上，用兩股繩子懸掛一根方形木棒，橫放在播種的壠上，隨著耬前進，自動把土耙平，把種子覆蓋在土下，這樣一次就把開溝、下種、覆蓋的任務完成了。再另外用砘子壓實，使種子和土緊密地附在一起，發芽生長。
現代最新式的播種機的全部功能也不過把開溝、下種、覆蓋、壓實四道工序接連完成，而我國兩千多年前的三腳耬早已把前三道工序連在一起由同一機械來完成。在當時能夠創造出這樣先進的播種機，確實是一項很重大的成就。這是我國古代在農業機械方面的重大發明之一。
灌溉機械——龍骨水車
龍骨水車是我國古代最著名的農業灌溉機械之一。龍骨車，古書上都叫翻車，據《後漢書》記載，這一灌溉機械是東漢末年發明的。最初是利用人力轉動輪軸灌水，後來由於輪軸的發展和機械製造技術的進步，發明了以畜力、風力和水力作為動力的龍骨水車，並且在全國各地廣泛使用。
根據動力的不同，龍骨水車有下列幾種。
人力龍骨水車 人力龍骨水車是以人力做動力，多用腳踏，也有用手搖的。元代《王禎農書》和清代麟慶的《河工器具圖說》中關於龍骨車的敘述比較詳細。它的構造除壓欄和列檻樁外，車身用木板作槽，長二丈，寬四寸到七寸不等，高約一尺，槽中架設行道板一條，和槽的寬窄一樣，比槽板兩端各短一尺，用來安置大小輪軸。
在行道板上下，通周由一節一節的龍骨板葉用木銷子連結起來，很像龍的骨架一樣，所以名叫龍骨車。在上端的大軸的兩端，各帶四根拐木，作腳踏用，放在岸上的木架之間，人扶著木架，用腳踩動拐木，就帶動下邊的龍骨板葉沿木槽往上移動，把水刮上岸來，流入田間。龍骨板葉繞過上端大軸，又在行道板上邊往下移動，繞過下端的軸，重新刮水。
這樣迴圈不已，水從低處源源不斷地被車上岸來。這就是龍骨車的構造和工作過程。
人力龍骨水車因為用人力，它的汲水量不夠大，但是凡臨水的地方都可以使用，可以兩個人同踏或搖，也可以只一個人踏或搖，很方便，深受人們的歡迎，是應用很廣的農業灌溉機械。
畜力龍骨水車 大約在南宋初年，龍骨水車有了新的發展，出現了用畜力做動力的龍骨水車，這是龍骨水車發展的一個新階段。它的水車部分的構造和前面講的相同，只是動力機械方面有了新的改進。在水車上端的橫軸上裝有一個豎齒輪，旁邊立一根大立軸，立軸的中部裝上一個大的臥齒輪，讓臥齒輪和豎齒輪的齒相銜接。
立軸上裝一根大橫杆，讓牛拉著橫杆轉動，經過兩個齒輪的傳動，帶動水車轉動，把水刮上來。因為畜力比較大，能把水車上比較大的高度，汲水量也比較大。
水轉龍骨水車 在元代《王禎農書》上還有水轉龍骨水車的記載，可知這一機械的發明應該在《農書》成書之前，大約在元初，也有近七百年的歷史了。它的裝置，水車部分完全和以前的各種水車相同。它的動力機械裝在水流湍急的河邊，先樹立一個大木架，大木架**豎立一根轉軸，軸上裝有上、下兩個大臥輪。
下臥輪是水輪，在水輪上裝有若干板葉，以便借水的衝擊使水輪轉動。上臥輪是一個大齒輪，和水車上端軸上的豎齒輪相銜接。把水車裝在河岸邊挖的一條深溝裡，流水衝擊水輪轉動，臥齒輪帶動水車軸上的豎齒輪轉動，也就帶動水車轉動，把水從河中深溝裡車上岸來，流入田間，灌溉莊稼。
如果水源比較高，可以作大的立式水輪，直接安裝在水車的轉軸上，帶動水車轉動，這樣可以省去兩個大齒輪。
在利用流水作動力的灌溉機械上應用了一對大的木齒輪，把水輪的轉動傳遞到水車的軸上，來帶動水車把水刮上來，進行灌溉，這是元代機械製造方面的一個巨大的進步，也是人們利用自然力造福於人類的一項重大成就。
先進的糧食加工機械——水碓和水磨
穀物收穫脫粒以後，要加工成米或面才能食用。我國古代在糧食加工方面發明了不少機械，如磨、碾、碓、扇車、羅等，後來又發明了用水力做動力的水碓和水磨，這些機械效率高，應用廣，是農業機械方面的重要發明。
水碓是利用水力舂米的機械，在西漢末年就出現了，漢代桓譚（約前23—後50）的《桓子新論》裡有關於水碓的記載。
水碓的動力機械是一個大的立式水輪，輪上裝有若干板葉，輪軸長短不一，看帶動的碓的多少而定。轉軸上裝有一些彼此錯開的撥板，一個碓有四塊撥板，四個碓就要十六塊撥板。撥板是用來撥動碓杆的。
每個碓用柱子架起一根木杆，杆的一端裝一塊圓錐形石頭。下面的石臼裡放上準備要加工的稻穀。流水衝擊水輪使它轉動，軸上的撥板就撥動碓杆的梢，使碓頭一起一落地進行舂米。
利用水碓，可以日夜加工。
凡在溪流江河的岸邊都可以設定水碓。根據水勢的高低大小，人們採取一些不同的措施。如果水勢比較小，可以用木板擋水，使水從旁邊流經水輪，這樣可以加大水流的速度，增強衝動力。
帶動碓的多少可以按水力的大小來定，水力大的地方可以多裝幾個，水力小的地方就少裝幾個。設定兩個碓以上的叫做連機碓，常用的都是連機碓，一般都是四個碓。
磨，最初叫磑，漢代才叫做磨，是把米、麥、豆等加工成面的機械。磨用兩塊有一定厚度的扁圓柱形的石頭製成，這兩塊石頭叫做磨扇。下扇中間裝有一個短的立軸，用鐵製成，上扇中間有一個相應的空套，兩扇相合以後，下扇固定，上扇可以繞軸轉動。
兩扇相對的一面，留有一個空膛，叫磨膛，膛的外周製成一起一伏的磨齒。上扇有磨眼。磨面的時候，穀物通過磨眼流入磨膛，均勻地分佈在四周，被磨成粉末，從夾縫中流到磨盤上，過羅篩去麩皮等就得到麵粉。
磨有用人力的、畜力的和水力的。用水力作為動力的磨，大約在晉代就發明了。水磨的動力部分是一個臥式水輪，在輪的立軸上安裝磨的上扇，流水衝動水輪帶動磨轉動，這種磨適合於安裝在水的衝動力比較大的地方。
假如水的衝動力比較小，但是水量比較大，可以安裝另外一種形式的水磨：動力機械是一個立輪，在輪軸上安裝一個齒輪，和磨軸下部平裝的一個齒輪相銜接。水輪的轉動是通過齒輪使磨轉動的。
這兩種形式的水磨，構造比較簡單，應用很廣。
隨著機械製造技術的進步，後來人們發明一種構造比較複雜的水磨，一個水輪能帶動幾個磨同時轉動，這種水磨叫做水轉連機磨。《王禎農書》上有關於水轉連機磨的記載。這種水力加工機械的水輪又高又寬，是立輪，須用急流大水，衝動水輪。
輪軸很粗，長度要適中。在軸上相隔一定的距離，安裝三個齒輪，每個齒輪又和一個磨上的齒輪相銜接，中間的三個磨又和各自旁邊的兩個磨的木齒相接。水輪轉動通過齒輪帶動中間的磨，中間的磨一轉，又通過磨上的木齒帶動旁邊的磨。
這樣，一個水輪能帶動九個磨同時工作。
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