《氾胜之书》中的水分生理知识和科学思想

韩占江

(塔里木大学 生命科学与技术学院,阿拉尔 843300)

《氾胜之书》是我国现存最早的一种农书,是中国古代四大农书之一,也是世界上最早、最权威、影响最大的农书之一。《氾胜之书》的主要内容包括耕、播、种、收等七个项目,总结了两千多年前西汉黄河流域中上游地区(西北地区)的农业生产经验和技术操作,代表着当时农业生产科技的最高水平。作者氾(fán)胜之,是大约生活在公元前一世纪西汉末期的一位优秀农学家,氾胜之的祖先本姓凡,后来为了躲避秦乱,迁往氾水,因此改姓氾。氾水是济水的支流,流经今天山东省曹县和定陶县,现在一般认为氾胜之是山东省曹县人。氾胜之在家乡的时候,对农作物的种植等非常精通,有着丰富的农业知识和经验。后来,他被朝廷派到三辅,也就是今天陕西省的中部地区,管理农业,教农民种田,取得了很好的效果。在总结前人农业生产经验的基础上,氾胜之结合自己在三辅教田的实践,写就了这本农学著作——《氾胜之书》。

一、趣时、和土、务粪泽的系统论、总体观

《氾胜之书》开篇即强调了时令、水分、肥料的重要性,“凡耕之本,在于趣时,和土,务粪泽,早锄早获”。“赶上时令、使土壤整体状态最佳、保持肥力与水分”三者并不是孤立存在的,而是有机联系的并成为一个完整体系。不赶上时令,便不能使土壤状态最佳,也没有可供植物生长所需的水和肥力。没有最佳状态的土壤,不会有可供植物利用的水与肥力,就是赶上时令也没用。状态好的土壤,不在相当的时令中,仍不能满足植物的需求。总结起来,这条总原则强调的是人类应尽量创造最适当的农作物生长条件,土壤结构、土壤含水量、土壤温度等各方面要协调,也即是“天时”+“地利”+“人和”。

《氾胜之书》中多次提到的“和”,其实是受先秦哲学思想的影响,尤其是《道德经》。老子在《道德经》中说“道生一,一生二,二生三,三生万物。万物负阴而抱阳,冲气以为和”,认为万物是在阴阳二气交互适合的状态中产生、发展的。这里面提到的“和”是目的,是结果,是状态,是“和谐、平衡、均衡、和平”的意思,“冲气”就是实现“和”的过程或方法。

“和”应用到社会上,成为作为社会规范的“礼”的基本要求之一,所谓“礼之用,和为贵”。这里的“和”即恰到好处的意思。“和”应用到土壤上,则是指土壤整体性状的一种理想状态。土壤以松紧适度、形成团粒结构者为好,古人虽无团粒结构的概念,但对此已有所认识,而用“和”这样一个模糊的概念来表达这种认识。抽象模糊的哲学概念和具体细致的感性经验的相结合,正是中国古代农学的特色之一。

凡耕之本,在于趣时,和土,务粪泽,早锄早获。

“早锄早获”也是《氾胜之书》强调的重要原则。“早锄”强调是要在间苗、除草等农务上早行动;“早获”说的是有些农作物要早收获,不然会遭受损失,比如大豆,容易落花落荚,要是等豆粒掉落的时候再收割,产量就要受到影响,所以大豆是收获之后,在谷场上成熟的。

二、“保泽”之重要

西汉时期的西北地区降水量少,分布又不均匀,人工补水困难,因此必需以最大的努力,让土壤保持和供应植物生长所需的水分,《氾胜之书》称之为“保泽”(即为“保墒”)。做到了“保泽”,便可以满足旱地农作物生长条件中大部分因素。“保泽”基本的操作是尽可能地收纳并保留降水,《氾胜之书》对于保留各种形式的降水有详细的记录。

首先,在春夏雨季下雨后,酌情赶着耕种。一般春天土地温度和墒情适宜的时候,就要赶着耕地,下小雨后,再耕地;但是如果温度和墒情不适,一定不要耕地,因为耕了之后土壤保不住墒。种麻,一般选择二月下旬、三月上旬,趁着有雨的时候下种。三月份,榆树结荚时如果有雨水,高处的“强土”地就可以种禾、种豆;如果此时雨水大,需要等土壤干得发白的时候再锄地。

其次,雪也是极为重要的“泽”,甚至有时候露水也是“泽”。冬季雪停后,用工具将雪堆压到麦田,不让风吹走,有利于春天土壤保墒。种麦季节如果没有雨,可以将催芽的种子在天亮之前播种,让露水和种子一起下到土里,增加土壤墒情。

最后,旱到极致,可用井水浇灌,但要将井水晒暖去掉“寒气”再浇灌。三月种瓠时,一般需要每区浇水二升;干的地方,再浇数次。种麦时遇到秋旱,一般在桑叶落的时节浇麦;如果秋雨适合,墒情够,就不要再浇灌了。种芋时,区内放好粪肥后浇水,然后脚踩使其保墒;旱的时候,要多次浇灌。

《氾胜之书》强调,无论降水、井水,应用时都必须注意结合其他生产条件,才能使土壤结构、植物生长得到最大的益处。春夏小雨后耕翻,就可以把杂草连同翻下作为绿肥,同时也能达到除草的目的,效果好,耕一次当五次。井水要晒热才能浇,避免土壤温度骤然下降,而引起植物吸水困难,而且“雨泽时适勿浇”、浇不欲数。

土壤结构不同,保水力供水力不同,对植物生长的影响也不同,同时间接地从肥力方面影响作物生长。这种复杂的关系,我们的祖先很早就注意到了,《氾胜之书》提出了“强土弱之”“弱土强之”两条主要原则。

(1)耕后劳摩。一方面碾碎土块,在地面做成一层平整的较均匀的细粒覆盖;同时切断上升的毛管水,减少蒸发。

(2)调整耕翻时间。春季土壤墒情适宜,可耕;如果干旱,一般不耕地,待到墒情适宜的时候(如小雨后),抓紧时间耕地。这里主要是强调土壤水分和耕作质量的相关性,水分适宜时耕地,土地质量才高,适墒耕地和抢墒耕地是非常必要的,春季适宜墒情的持续时间可能很短暂,一旦条件满足,就要抓紧时间开展春耕、适期播种。

(3)利用多次辊压,甚至“以牛羊践之”。土壤“软”“弱”时,可以通过辊压、牛羊践踏等方式,使土变“强”(可增加毛细作用)。

经过一段时期的植物生长,土壤结构与水分状况会发生一定的变化:耕过的地,经过播种的操作,土壤表面与耕层土壤处已经紧密接触、连接,便有毛管水的上升。苗小时,地面裸露较多,蒸发量大,所以应当早锄,一方面可以除掉杂草,减少蒸腾水分消耗,另一方面可以切断土壤毛细管,减少水分蒸发消耗。到了暮春初夏,气温高而相对湿度低,又多干风时,要勤于浅锄。大雨之后,不可立即锄地,必须等地面发白才可以,以免造成土壤板结。以上操作可以用“初夏有水也有火”来概括:锄得正确,既可以调节水分,又可以调节温度(火)。到了秋末,在西北多是干旱季节,麦田要锄秋草,还要实行“黄金覆”,用棘柴把干土拖着壅覆麦根,除用以保存水分外,还可使根节不直接暴露在空气中,减少外界因素的侵害,同时可以减少地面蒸发。

由耕翻、辊压摩平、锄壅到浇灌,如此种种操作,目的都是“保泽”(保墒)。保住泽,也就保住“粪气”(肥力)。这些操作必须与一定的季节、气候、土壤条件相结合,这就是所谓的“趣时”。

《氾胜之书》给出了耕的原则和具体操作方法,虽然文字不多,但体系完整、严密。关于耕的条件,各条文字中多次提到“气”,有“地气”“天气”“阴气”“寒气”“和气”等五种称谓。这些“气”就是中国古代哲学思想的体现,既代表着一种笼统的性状、状态,又蕴含着这些状态的变化特性。所谓“阴气”,是指低温而多水的情形;所谓“寒气”,是指低温的状态;所谓“地气”,是指土壤结构、水分、温度等的综合状态;水分适当,温度够高而不太高,土壤有团粒结构而无大土块,是“地气最好”“最通”的情形,则称为“和气”;“和气”很明显是“地气”与“天气”十分调和的状态。在今天,“和气”一词含义更加广泛,但也不离其“调和”本意。“天气”就是今天我们所说的“天气”。

综合起来,耕作必需注意时令、地气、天气,做到“和气”,便可以保住足够的墒和肥力,获得好的收成。

三、以水调温,促进作物生长

水稻生长对环境、温度有较严格的要求,过冷或过热都不利于它的生长。《氾胜之书》注意到调节好稻田温度的问题,并创造出了相当高水平的灌溉技术。种水稻之初,天气尚冷,田里的水需要温暖些才会有利于稻苗的生长。但是稻田必须时常换水,把入水口和出水口开在稻田的同一侧,水出入基本呈一直线,灌溉水从田块的一端缓缓流过,使整个田块换水过程变慢,避免稻田水温骤降,免除了稻苗受低温之害。夏至以后,天热酷暑,稻田水温晒得过高,把入水口和出水口位置错开,使清凉流水横斜穿越田中,把积热迅速排出,使稻苗少受水温过高之害。这种灌溉法符合水稻生理特性。

《氾胜之书》关注灌溉水水温的问题。干旱时建议用流水浇灌,流水与空气接触时间长,温度适宜;如果没有流水,就改用井水,晒热之后再浇灌。要避免用冷凉井水浇地,否则会引起土壤温度骤降,影响植株根系正常的吸水功能,并可能使全株都会受到伤害。后来的《齐民要术》中总结的“午不浇园”,也是这个道理。

四、渗灌、浸润灌溉、冬灌的早期记录

在气候干旱且水源不足的北方地区,高效用水尤为重要。《氾胜之书》记载有区种瓜法,在地里埋一个瓦缸,透过瓮壁水分源源不断渗入土中,既可保持供水,又不致水分过多,用水经济,这种“保泽”方法,应该是我国渗灌的最早雏形,现代的农田地下渗透灌溉法其原理与此是一致的。

《氾胜之书》的区种瓠法记载了经济用水的浸润灌溉法。瓠种在挖掘有一定尺寸的坑中,生长期中不直接向坑中加水,既可避免水分过多,又可避免坑中土壤板结影响土壤通气和增加土壤蒸发耗水量。在坑周围掘一道小水沟,灌水在沟中,让水慢慢浸润渗透,这样使瓠根周围土壤既保持湿润,又不致水过多,也防止了土壤板结。这样既提高了水分利用效率,又有利于结大瓠果。浸润灌溉法在北方干旱地区广为流传,并为《齐民要术》《农桑辑要》农书等所引用,《群芳谱》更将此法扩大应用到木本植物桑树上。

《氾胜之书》不仅重视生长季节的灌溉,还根据秋季雨水情况来考虑小麦是否还需要冬灌。冬灌与否,决定于秋季气候,秋旱则桑落叶时浇冬麦,补充田间水分,有利冬麦苗安全越冬;如果秋天雨水好,或者地里还有足墒,就不要冬灌。

五、雪的利用及作物需水量、灌溉量

《氾胜之书》最早记载了古人对雪的利用,认为雪水能提高作物的抗旱性和增加产量。2 000多年来,我国北方劳动人民一直很注重对雪的利用,及时把雪清扫集中送到农田中去,雪层覆盖麦田可以保暖、增墒、杀灭病虫害。

现代科学研究发现,雪水对植物生长有促进作用的奥秘在于,雪水重水(氘、氚)含量少,仅为普通水的1/4,而重水、超重水对植物生长发育有抑制作用。所以用雪水浸种或灌溉,能促进种子萌发,使幼苗健壮、抗逆性增强。

《氾胜之书》在记载灌溉技术的时候,对灌溉量进行了明确,即按照农作物不同生长发育特点和对水分的需求以及天气变化等实际情况,确定灌溉量(定量灌水),以期做到合理灌溉。如:种麻时遇到天旱,灌溉量是5升/株;种大豆时,可在下种时或生长期干旱时浇水3升/穴。

六、《氾胜之书》对后世的影响

《氾胜之书》中的趣时、和土、务粪泽等项目,在后来的农书中都是必有的内容。从《齐民要术》《王祯农书》《农桑辑要》《农政全书》到《授时通考》,都对《氾胜之书》中内容有所继承(甚至原样传写)和发展丰富。《氾胜之书》所载内容的发展、丰富、演变的过程,生动地说明了一个道理:凡是先进、实用、有益的思想和技术,群众便乐于接受,这些思想和技术也因此得以传承、发展。