农具发明

在我国几千年的文明史上，农业在整个生产中都占有重要地位。随着社会经济的发展，为了增加产量，提高劳动生产率，劳动人民发明创造了多种多样的农业生产工具，不但数量多，而且在时间上也比较早。

我国农业历史悠久，地域广阔，民族众多，农具丰富多彩。就各个地域、不同的环境、相应不同的农业生产而言，使用的农具又有各自的适用范围与局限性。

在这样的情况下，历朝历代农具都有所创新、改造，为人类文明进步做出了贡献。

古代农具发展与演变

农具是农民在从事农业生产过程中用来改变劳动对象的器具。我国古代农具具有就地取材，轻巧灵便，一具多用，适用性广等特点。就农具的材料来看，古代农具的发展，大致有石器阶段的石斧、石铲、石镰、石磨盘，铜器阶段的锸、铲、钁、镰和铚，以及铁器阶段的耜和铫等。

铁农具的使用是农业生产上的一个重要转折点，铁质农具坚硬耐用，大大提高了生产效率，使大面积农田得以开垦，促进了农业的发展。

传说，炎帝和大家一起围猎野猪，来到一片林地。林地里，凶猛的野猪正在拱土，长长的嘴巴伸进泥土，一撅一撅地把土供起。一路拱过，留下一片被翻过的松土。

野猪拱土的情形，给炎帝留下很深的印象。能不能做一件工具，依照这个方法翻松土地呢？

经过反复琢磨，炎帝在刺穴用的尖木棒下部横着绑上一段短木，先将尖木棒插在地上。再用脚踩在横木上加力，让木尖插入泥土，然后将木柄往身边扳，尖木随之将土块撬起。这样连续操作，便翻耕出一片松地。

这一改进，不仅深翻了土地，改善了地力，而且将种植由穴播变为条播，使谷物的产量大大增加。这种加上横木的工具，史籍上称之为“耒”。

在翻土过程中，炎帝发现弯曲的耒柄比直直的耒柄用起来更省力一些，于是他将“耒”的木柄用火烤成省力的弯度，制成为曲柄，使劳动强度大大减轻。为了多翻土地，后来他又将木“耒”的一个尖头改为两个，成为“双齿耒”。

经过不断改进，在松软土地上翻地的木耒，尖头又被做成扁形，成为板状刃，叫“木耜”。“木耜”的刃口在前，破土的阻力大为减小，还可以连续推进。

木制板刃不耐磨，容易损坏。人们又逐步将木耜改成石质、骨质或陶质。

当时人们改造自然的能力很低，只能就地取材来制作工具。遍地皆是随手可得而且又相当坚硬的石块，这些便成了当时最理想的工具材料。

当时加工石器农具的方法是用打击法，即用石块碰击石块，使其出现一定的形状。加工成的工具，大致可分为砍砸器、刮削器、尖状器3类，在北京周口店发现的距今近70万年的北京猿人所使用的就是这种石器。

这种石器都出现于农业发明以前，人们将它称之为旧石器。这些工具制作都相当粗糙，但这是我们祖先制作工具改造自然的开端，在推动历史的前进中有其重要的地位。

大约到了距今约1万年时，先民们学会了磨制和钻孔技术，并将这些技术用于石器加工上，从而出现了一批外表光滑，有一定形状的工具。这种工具人们称之为新石器，以区别于以前的旧石器。

河南省新郑裴李岗遗址中，出土的距今约8000年的石斧、石铲、石镰、石磨盘等农业工具，都磨制得相当光滑，而且有明显的专用性。

在新石器时期，人们除了磨制石器以外，还使用木器、骨器、蚌器和陶器。在浙江省余姚河姆渡新石器遗址中出土的骨耜，就是一种典型的骨制挖土工具。只是当时使用的工具一般以石器为主，所以人们习惯将这一时期称之为新石器时期。

铜农具主要使用于商周时代。铜在新石器时期的晚期已经在我国出现，但人们有意识地将红铜和锡按一定比例冶炼成青铜则是在夏代。将青铜制成农具使用，则是在商、周时期。

在商周时代的遗址中发现的青铜农具已有锸、铲、钁、镰和铚等多种，在郑州和安阳的商代遗址中还发现有钁范。

《诗经·周颂·臣工》中还有“庤乃钱，鎛奄观铚艾”的诗句。诗中的钱、鎛是中耕农具，铚是收割农具，字都从金，表示这些农具都是用青铜制造的，这是我国有关金属农具最早的文字记载。

青铜农具的出现，是我国农具材料上的一次重大的突破，从此金属农具开始了代替木石农具。

青铜农具比石、木、骨、蚌农具锋利轻巧，硬度也高，在提高劳动效率，推进农业生产的发展方面，具有重要的作用。因此，青铜农具的出现和使用，是商周时期农具明显进步的重要标志。

商周时期，青铜被人们视为珍品，奴隶主主要用来做食器、兵器和礼器，而不愿用它来制造消耗量很大的农具。此外，由于铜的来源有限，以及青铜制作比较困难等，也决定了青铜不能完全代替石器而一统天下。

铁农具的运用是封建社会的主要特点，最早出现在春秋战国时代，也就是我国由奴隶社会向封建社会转变的时期。

《国浯·齐语》中记载，管仲曾对齐桓公说：“美金以铸剑戟，试诸狗马，恶金以铸锄、夷、斤、劚，试诸壤土。”文中的“美金”是指青铜，当时用以制武器；恶金是指铁，用以制斤、斧等农具，说明至少在春秋中期，齐国已使用铁农具。

到战国时铁农具的使用已相当普遍。《管子·海王》说：“耕者必有一耒、一耜、一铫，若其事立。”反映了铁农具已为农户所必备。

据考古发掘，在今河北、河南、陕西、山西、内蒙古、辽宁、山东、四川、云南、湖北、湖南、安徽、江苏、浙江、广东、广西、天津等省市，都有战国时期的铁农具出土，这就说明了铁农具至战国时期已日趋普及。到汉代时，铁农具已成为我国主要的农业生产工具并大加推广。铁器的使用，使大规模地扩大耕地面积，开发山林，兴建水利工程成为可能，从而促进了耕作技术的提高和农业生产的发展。从这以后，2000多年来，铁农具便一直成为我国最主要的农具。

汉唐以来创制的耕犁

汉唐时期都曾出现一些太平盛世景象，为经济的发展提供了良好的社会环境。汉唐两朝都十分重视生产工具的改革，出现了很多具有划时代意义的农具。

汉代犁具得到发展，赵过发明了三脚耧车和耦犁；唐代制成曲辕犁。唐代曲辕犁影响了宋元以后耕犁的形式。

赵过是汉武帝时的农学家。他总结劳动人民经验并吸收前代播种工具的长处，发明了三脚耧车，大大提高了播种效率。汉武帝曾经下令在全国范围里推广这种先进的播种机。

汉代三脚耧，它的构造是这样的：下面3个小的铁铧是开沟用的，叫做耧脚，后部中间是空的，两脚之间的距离是一垅。

3根木制的中空的耧腿，下端嵌入耧铧的銎里，上端和籽粒槽相通。籽粒槽下部前面由一个长方形的开口和前面的耧斗相通。

耧斗的后部下方有一个开口，活装着一块闸板，用一个楔子管紧。为了防止种子在开口处阻塞，在耧柄的一个支柱上悬挂一根竹签，竹签前端伸入耧斗下部系牢，中间缚上一块铁块。耧两边有两辕，相距可容一牛。后面有耧柄。

播种前，要根据种子的种类、籽粒的大小、土壤的干湿等情况，调节好耧斗开口的闸板，使种子在一定的时间流出的多少刚好合适。然后把要播种的种子放入耧斗里，用牛拉着，一人牵牛，一人扶耧。

扶耧人控制耧柄的高低，来调节耧脚入土的深浅，同时也就调整了播种的深浅，一边走一边摇，种子自动地从耧斗中流出，分3股经耧腿再经耧铧的下方播入土壤。

在耧后边的木框上，用两股绳子悬挂一根方形木棒，横放在播种的垅上，随着耧前进，自动把土耙平，把种子覆盖在土下，这样一次就把开沟、下种、覆盖的任务完成了。再另外用砘子压实，使种子和土紧密地附在一起，发芽生长。

后来最新式的播种机的全部功能也不过把开沟、下种、覆盖、压实4道工序接连完成，而我国2000多年前的三脚耧，早已把前3道工序连在一起，由同一机械来完成。在当时能够创造出这样先进的播种机，确实是一项很重大的成就。这是我国古代在农业机械方面的重大发明之一。

赵过还在推行代田法的同时，发明了二牛耦耕的耦犁。就是由二牛合犋牵引、3人操作的一种耕犁。

其操作方法是一人牵牛，一人掌犁辕，以调节耕地的深浅，一人扶犁。这种犁犁铧较大，增加了犁壁，深耕和翻土、培垄一次进行，可以耕出代田法所要求的深一尺、宽一尺的犁沟。

2牛3人进行耕作，在一个耕作季节可管5顷田的翻耕任务。耕作速度快，不至耽误农时。此后，耦犁构造有所改进，出现了活动式犁箭以控制犁地深浅，不再需人掌辕。

驶牛技术的娴熟，又可不再需人牵牛。耦犁对汉武帝朝农业生产的发展无疑起了促进作用。

汉代耕犁已基本定形，但汉代的犁是长直辕犁，耕地时回头转弯不够灵活，起土费力，效率不很高。

北魏贾思勰的《齐民要术》中提到长曲辕犁和“蔚犁”，但因记载不详，只能推测为短辕犁。直到唐代出现了长曲辕犁，才克服了汉犁的弊端。

唐代曲辕犁又称江东犁。它最早出现于唐代后期的东江地区，它的出现是我国耕作农具成熟的标志。

唐代末年著名文学家陆龟蒙《耒耜经》记载，曲辕犁由11个部件组成，即犁铧、犁壁、犁底、压镵、策额、犁箭、犁辕、犁梢、犁评、犁建和犁盘。

这些部件都各有特殊的功能和合理的形式。犁壁在犁镵之上，它们是成一个曲面的复合装置，用来起土翻土的。犁底和压鑱把犁头紧紧地固定下来，增强犁的稳定性。策额是捍卫犁壁的。

犁箭和犁评是调节犁地深浅的装置，通过调整犁评和犁箭，使犁辕和犁床之间的夹角张大或缩小，这样就使犁头深入或浅出。犁梢掌握耕地的宽窄。犁辕是短辕曲辕，辕头又有可以转动的犁盘，牲畜是用套耕索来挽犁的。

整个耕犁是相当完备、相当先进的，也很轻巧，耕地的时候回头转弯都很灵便，而且入土深浅容易控制，起土省力，效率比较高。

唐代曲辕犁不仅有精巧的设计，并且还符合一定的美学规律，有一定的审美价值。

唐代曲辕犁反映了中华民族的创造力，不仅有着精巧的设计，精湛的技术，还蕴含着一些美学规律，其历史意义、社会意义影响深远。在现在的农具设计中，曲辕犁仍有着很好的借鉴意义。

宋元以后，耕犁的形式更加多样化，各地创造了很多新式的耕犁。南方水田用犁镵，北方旱地用犁铧，耕种草莽用犁镑，开垦芦苇蒿莱等荒地用犁刀，耕种海边地用耧锄。根据史料记载，在整个古代社会，我国耕犁的发展水平一直处于世界农业技术发展的前列。

灌溉的机械龙骨水车

龙骨水车亦称“翻车”、“踏车”、“水车”，亦称“龙骨”。是我国古代最著名的农业灌溉机械之一。因其形状犹如龙骨，故名“龙骨水车”。

后世又有利用流水作动力的水转龙骨车，利用牛拉使齿轮转动的牛拉翻车。以及利用风力转动的风转翻车。广东等地用手摇的较轻便，用于田间水沟，称“手摇拔车”。

东汉末年的马钧在魏国做一个小官，经常住在京城洛阳。当时在洛阳城里，有一大块坡地非常适合种蔬菜，老百姓很想把这块土地开辟成菜园，可惜因无法引水浇地，一直空闲着。

马钧看到后，就下决心要解决灌溉上的困难。于是，他就在机械上动脑筋。经过反复研究、试验，他终于创造出一种翻车，把河里的水引上了土坡，实现了老百姓的多年愿望。

人力龙骨水车是以人力做动力，多用脚踏，也有用手摇的。元代王祯《农书》和清代学者完颜麟庆的《河工器具图说》中关于龙骨车的叙述比较详细。

它的构造除压栏和列槛桩外，车身用木板作槽，长两丈，宽4寸至7寸不等，高约1尺，槽中架设行道板一条，和槽的宽窄一样，比槽板两端各短1尺，用来安置大小轮轴。

在行道板的上下处，通周由一节一节的龙骨板叶用木销子连接起来，这很像龙的骨架一样，所以名叫“龙骨车”。

人力龙骨水车因为用人力，它的汲水量不够大，但是凡临水的地方都可以使用，可以两个人同踏或摇，也可以只一个人踏或摇，很方便，深受人们的欢迎，是应用很广的农业灌溉机械。

马钧的翻车，是当时世界上最先进的生产工具之一，从那时起，一直被我国乡村历代所沿用，发挥着巨大的作用。

元代王祯在他的《农书》上记载了水转龙骨水车的装置。

水车部分完全和以前的各种水车相同。它的动力机械装在水流湍急的河边，先树立一个大木架，大木架中央竖立一根转轴，轴上装有上、下两个大卧轮。下卧轮是水轮，在水轮上装有若干板叶，以便借水的冲击使水轮转动。

上卧轮是一个大齿轮，和水车上端轴上的竖齿轮相衔接。把水车装在河岸边挖的一条深沟里，流水冲击水轮转动，卧齿轮带动水车轴上的竖齿轮转动，也就带动水车转动，把水从河中深沟里车上岸来，流入田间，灌溉庄稼。

如果水源的地势比较高，可以做大的立式水轮，直接安装在水车的转轴上，带动水车转动，这样可以省去两个大齿轮。

水转龙骨水车是元代机械制造方面的一个巨大的进步，也是利用自然力造福人类的一项重大成就。

由于龙骨水车结构合理，可靠实用，所以能一代代流传下来。直到近代，龙骨水车作为灌溉机具现在已被电动水泵取代了，然而这种水车链轮传动、翻板提升的工作原理，却有着不朽的生命力。

马钧的翻车主要是利用人力转动轮轴灌水，后来由于轮轴的发展和机械制造技术的进步，在此基础上发明了以畜力、风力和水力作为动力的龙骨水车，并且在全国各地广泛使用。

元末明初时，萧山曾出现过一位奇人，他就是发明牛转龙骨水车，得到明太祖嘉许的单俊良。

单俊良年幼时，有一天，他正在唐家桥畔钓鱼，忽见一老翁向他走来，便起身道安。礼毕，继续垂钓。

老翁望着这位懂礼节的孩子，不住地颔首微笑说：“孺子可教也，望能造福乡里。”并从怀中取出一书，交给了他。未等单俊良道谢，老翁便隐去。

单俊良手捧宝书，爱不释手，哪里还有心思钓鱼，便收拾钓具回家。此后，他整天埋头苦读，学识日渐长进。

明初，由于农业生产的需要，已从戽水灌田发展到普遍使用脚踏或手牵龙骨水车引水灌田。但是，劳作极为辛苦，而且灌溉效率也不高。每遇天旱，更不能救急。

单俊良从山区居民引溪水冲击水碓大木轮转动石杵、舂米打料受到启发，试制一种用畜力替代人力的水车，来减轻农民的劳动强度。经过反复试验，不断琢磨，终于发明了牛转水车。

这种水车，运用齿轮变速的原理，由牛拉动木制转盘，通过大齿轮，把动力传到装在水车头上的小齿轮上，大齿轮转一圈，小齿轮就可转上数圈，紧扣小齿轮的龙骨车板就把河水连续戽上来。

这一新型灌溉农具的使用，是我国农具史上的一次革新，不仅大大减轻了江南农民的劳动强度，也提高了灌溉效率。

不久，地方政府将这种牛转龙骨水车绘成图纸，送给朝廷。明太祖看到后称赞不已，专下诏书，加以推广。这样，牛转龙骨水车很快在江南农村推广普及。

粮加工工具水碓和水磨

谷物收获脱粒以后，要加工成米或面才能食用。我国古代在粮食加工方面发明了用水力做动力的水碓和水磨。

水碓是利用水力舂米的机械，水磨是一种古老的磨面粉工具。这些机械效率高，应用广，是农业机械方面的重要发明。

水碓作为千百年流传下来的古老机械加工方式，凝结了大自然的力量与先人的智慧，为古人加工粮食提供了便利。

西汉学者桓谭在他的《桓子新论》里，最早记载了水碓这种利用水力舂米的机械。

水碓的动力机械是一个大的立式水轮，轮上装有若干板叶，轮轴长短不一，看带动的碓的多少而定。

转轴上装有一些彼此错开的拨板，一个碓有4块拨板，4个碓就要16块拨板。拨板是用来拨动碓杆的。每个碓用柱子架起一根木杆，杆的一端装一块圆锥形石头。

下面的石臼里放上准备要加工的稻谷。流水冲击水轮使它转动，轴上的拨板就拨动碓杆的梢，使碓头一起一落地进行舂米。利用水碓，可以日夜加工。

凡在溪流江河的岸边都可以设置水碓。根据水势的高低大小，人们采取一些不同的措施。如果水势比较小，可以用木板挡水，使水从旁边流经水轮，这样可以加大水流的速度，增强冲击力。

水碓在西晋时期有了改进。西晋时期著名的政治家、军事家和学者杜预，总结了我国劳动人民利用水排原理加工粮食的经验，发明了连机碓。

带动碓的多少可以按水力的大小来定，水力大的地方可以多装几个，水力小的地方就少装几个。设置两个碓以上的叫作连机碓，常用的都是连机碓，一般都是4个碓。

杜预连机碓的构造大概是水轮的横轴穿着4根短横木，与轴成直角，旁边的架上装着4根舂谷物的碓梢，横轴上的短横木转动时，碰到碓梢的末端。

对它施压，另一头就翘起来，短横木转了过去，翘起的一头就落下来，4根短横木连续不断地打着相应的碓梢，一起一落地舂米。

入唐以后，水碓记载更多，其用途也逐渐推广。大凡需要捣碎之物，如药物、香料、乃至矿石、竹篾纸浆等，皆可用省力功大的水碓。继后不久，水磨又根据此原理被发明了。南北朝时期科学家祖冲之造水碓磨，可能是一个大水轮同时驱动水碓与水磨的机械。

磨，是把米、麦、豆等加工成面的机械。磨有用人力的、畜力的和水力的。舂米工具由杵臼到脚踏碓到水力碓的进步，特别是多个齿轮连带转动的连磨的利用等，都较过去大大提高了效率。

我国在春秋时期就出现了简单的粉碎工具杵臼。杵臼进一步演变为汉代脚踏碓。这些工具运用杠杆原理，具备了破碎机械的雏形，但粉碎动作是间歇的。

最早采用连续粉碎动作的破碎机械，是春秋末期由鲁班发明的畜力磨，这是一种效率很高的磨。

磨用两块有一定厚度的扁圆柱形的石头制成，这两块石头叫作磨扇。下扇中间装有一个短的立轴，上扇中间有一个相应的空套，两扇相合以后，上扇可以绕轴转动。

两扇相对的一面，留有一个空膛，叫磨膛，膛外周制成一起一伏的磨齿。

上扇有磨眼。磨面的时候，谷物通过磨眼流入磨膛，均匀地分布在四周，被磨成粉末，从夹缝中流到磨盘上，过罗筛去麸皮等就得到面粉。

用水力作为动力的磨，它的动力部分是一个卧式水轮，在立轴上安装上扇，流水冲动水轮带动磨转动。

随着机械制造技术的进步，后来人们发明一种构造比较复杂的水磨，一个水轮能带动几个磨同时转动，这种水磨叫作水转连机磨。

王祯《农书》上有关于水转连机磨的记载。这种水力加工机械的水轮又高又宽，是立轮，须用急流大水冲动水轮。轮轴很粗，长度要适中。在轴上相隔一定的距离，安装3个齿轮，每个齿轮和一个磨上的齿轮相衔接，中间的3个磨又和各自旁边的两个磨的木齿相接。

水轮转动通过齿轮带动中间的磨，中间的磨一转，又通过磨上的木齿带动旁边的磨。这样，一个水轮能带动9个磨同时工作。

上述这些粮食机械除用于谷物加工外，还扩展到其他物料的粉碎作业上。是我国古人智慧的结晶，也是人类文明史进步的标志。