鐵犁
新石器時(shí)代石犁和商周時(shí)期青銅犁的出現(xiàn),標(biāo)志著中國古代在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造方面的飛躍。但是,由于受材料和動(dòng)力條件的限制,石犁和青銅犁的使用范圍不廣,在生產(chǎn)重作用有限。石犁笨重,需用強(qiáng)大的動(dòng)力才能拉動(dòng),且易損毀。青銅犁雖銳利,但數(shù)量太少。只有到春秋戰(zhàn)國時(shí)期,冶鐵技術(shù)興起,鐵器出現(xiàn),個(gè)體經(jīng)濟(jì)形成,牛耕鐵犁才得以配套使用。1、戰(zhàn)國時(shí)期出現(xiàn)鐵犁鏵
犁鏵又稱犁鏟、犁鏡,是安裝在犁床前端的切土起垡零件,外形有舌形、V形、梯形之分,其夾角有大有小,然其作為等腰三角形的大體輪廓不變。戰(zhàn)國時(shí)使用鐵犁鏵的地區(qū)分布于關(guān)中及三河地區(qū),多為V形犁鏵冠。這種鏵冠形制小而重量輕。如輝縣出土的“魏犁”,鏵重465克,斜邊長17.9厘米,中央尖部寬6厘米,兩側(cè)寬4厘米,鏵刃頂端上下兩面均起脊線,角度有120°,左右兩角的鐵葉近10厘米。將這種鏵冠納入木犁頭,可以松土劃溝,不過還不能翻土起垅,作用尚有局限,但“耒耜耕”效率大有提高。 2、秦代雙翼鏵鐵犁
秦國推行富國強(qiáng)兵政策,措施之一就是改進(jìn)鐵犁形制,推廣牛耕鐵犁,以擴(kuò)大耕地面積,提高糧食產(chǎn)量。1970年在秦始皇陵園城北門外出土的全鐵犁長25厘米,翅距25厘米,兩翅交叉處有長5厘米,寬約1厘米的脊梁。1980年在臨潼縣陳家溝遺址又發(fā)現(xiàn)秦國全鐵犁鏵。這兩種犁的鏵都比戰(zhàn)國時(shí)期通用的V形鏵冠型號大,稱尖鋒雙翼鏵,翻土比V型鐵冠要深。 3、漢代鐵犁犁架、犁頭和犁轅的基本定型
漢代,鐵犁的結(jié)構(gòu)與零件已經(jīng)基本定型,具備犁架、犁頭和犁轅,用牛牽引,不僅能挖土,而且能翻土、成垅。下面將犁頭、犁架、犁式分述如下:
漢代鏵冠(五件套合在一起,陜西垅縣出土)
(1)犁架犁架結(jié)構(gòu)由床、梢、轅、箭、衡五大零件組成,漢代犁架已基本具備這五大零件。
犁床又稱犁底,是關(guān)鍵零件之一。它是平貼地面的長方形木條,犁鏵的導(dǎo)向裝置,前與犁鏵銎同向相接,后與犁梢成鈍角相接。在動(dòng)力牽引下,推動(dòng)犁插入土中,連續(xù)不斷地破土、翻土。犁梢來源于耒,犁床即耒部前曲部分的發(fā)展。到漢代,犁床與犁梢多數(shù)已明顯分開。 犁箭最初是連接轅床,以使犁架牢固、不易松散的零件,后來發(fā)展為兼能控制犁頭入土深淺的零件。西漢武帝末年,趙過推行代田法時(shí),用二牛三人,其中有人專門扶轅,以調(diào)節(jié)入土深淺??梢娔菚r(shí)犁箭只能起穩(wěn)固犁架作用。最晚到西漢末,犁箭已能調(diào)節(jié)犁頭入土深淺。 犁轅是前接犁衡(從而連系動(dòng)力源—牛體),后接犁梢(從而連系工作機(jī)—犁架)的牽引件。漢代多為單長直轅(二牛),到魏晉后出現(xiàn)雙長直轅(一牛),并出現(xiàn)“柔便”之蔚犁。
(2)犁頭
犁頭指犁鏵和犁壁。西漢初,鐵犁形制與戰(zhàn)國時(shí)相仿,犁鏵上口窄,兩側(cè)鐵葉短,犁鋒角度大,只能起破土作用。如山東萊蕪出土西漢鐵范所鑄鐵口犁,與戰(zhàn)國輝縣犁形制相似,只是犁頭由鈍變尖。漢武帝時(shí),犁頭發(fā)生較大變化。陜西關(guān)中地區(qū)出土很多漢代鐵制農(nóng)具,其中犁具數(shù)量很多,并具有全鐵大鏵、小鏵、犁冠、犁壁及巨型犁鏵等不同形制品種。 現(xiàn)代便攜小鐵犁
從陜西省出土的漢代舌形大鏵來看,犁鏵呈舌刃梯形,平均長32厘米,后寬32.5厘米,平均重7.5公斤,銳角,上面尖起,下面板平,前低后高,中部有微高的凸脊,后邊有裝木犁頭的等腰三角形銎。還有一種形制較大的巨型大鏵,平均長38.3厘米,后寬36.3厘米,一般重9公斤,最重達(dá)15公斤。巨鏵古稱“鈴鐩”、“睿鏵”,用作“開田間溝渠及作陸塹”,在漢代已普遍使用。與上述兩種鏵同時(shí)出土的有V形鏵冠與犁壁。出土?xí)r,V形鏵冠有的套合于鏵的尖端,有的單獨(dú)存放。犁壁又稱鐴土、犁耳、犁鏡、翻土板等,安裝在犁鏵的上方,與犁鏵后部共同組成一個(gè)不連續(xù)曲面。由于犁壁旁向的彎曲扭度小,可將土垡向上往前推擠,到一定程度折斷,向右前方翻轉(zhuǎn)倒下,形成不連續(xù)的垡條。其耕深受耕寬的限制少,一般耕深大于耕寬。在低速條件下,還可碎土成垅。 圖3-4 漢代鐵鏵正面和鐴土背面(長安出土)
鐵犁壁在漢武帝時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn)。從陜西省發(fā)現(xiàn)的漢代鐵鏵來看,漢代犁壁可分為兩大類:一為菱形、瓦形、方形缺角犁壁,平均長45.8厘米,寬23.1厘米;一為馬鞍形犁壁,平均長18.3厘米,寬20.8厘米。在行進(jìn)時(shí),菱形、瓦形、方形缺角犁壁只有一側(cè)翻土,馬鞍形犁壁兩側(cè)都能翻土。犁壁的出現(xiàn),大大提高了整地質(zhì)量,使耕犁不僅能松土,而且能翻土、成垅、除草、滅蟲,從而改善了土壤中氣、水、肥狀況,便于作物吸收和生長。在18世紀(jì)以前,歐洲只知用直面木質(zhì)犁壁,壁與鏵不能緊密結(jié)合,常夾帶草土,拖動(dòng)費(fèi)力,一直到18世紀(jì)初才開始使用曲面鐵犁壁。
上述的舌形大鏵(或巨形犁鏵)與V形鏵冠、犁壁三者配套,組成一件高效能的整地、開溝農(nóng)具。
與舌形鏵、巨鏵同時(shí)出土的還有小鏵,三者同時(shí)并存,可見其作用有別。小鏵的平均長度為17.3厘米,后寬15.1厘米,前寬6厘米。按其尺寸,顯然不能與出土的鏵冠和犁壁配套使用。無壁小鏵,古稱之為“耩”,又稱之為“劐”、“耠子”,只能破土、松土,用于除草、開溝播種,不能翻土。與同時(shí)出土的有鐵口鋤,表明小鏵具有拉、蹠兩用功能。 圖3-5 漢代鐵鏵及鐴土套合側(cè)面
上述西漢時(shí)的犁鏵與犁壁,只表明當(dāng)時(shí)關(guān)中地區(qū)使用的情況。從河南、河北、遼寧、內(nèi)蒙、山東、山西、江蘇、貴州等省區(qū)的出土材料來看,西漢時(shí)仍以V型鏵冠為主,V型鏵冠一直沿用到東漢。(3)犁式
犁式又稱為耕作方式,即牽引方式。前述的犁架、犁頭均屬工作機(jī)部分,犁式則包括動(dòng)力(畜力)與牽引部分(包括犁轅形狀及設(shè)置)。使用畜力作為動(dòng)力,鐵犁成為一套完整的整地機(jī)械。 圖3-6 漢代鐵鏵正面及鐴土背面(禮泉出土)
畜力牽引有二牛、一牛牽引兩種方式:二牛耕田的牽引方式,一般采用“二牛抬杠式”,即犁轅(一長直木杠)后接犁梢,前接犁衡。犁衡是一直木棒,與轅垂直交接,交接處有一三叉戟聯(lián)搭,以適當(dāng)調(diào)節(jié)挽力不同的二牛在行進(jìn)中的負(fù)擔(dān),使犁平衡,犁衡縛于牛角,稱為角軛,后普遍成為肩軛,從而大大加強(qiáng)了牛的牽引力。二牛抬杠式始見于趙過推行代田法之后,與使用畜力及大型犁鏵相關(guān),成為生產(chǎn)力發(fā)展的重要標(biāo)志。直到現(xiàn)在,在北方地區(qū)尚存二牛耕田,少數(shù)民族地區(qū)則多用二牛耕田。一牛耕田的牽引方式,自西漢開始,就與二牛耕田的牽引方式同時(shí)并存。但總的趨勢是二牛牽引日少,一牛牽引日增。 綜上所述,可見到漢武帝時(shí),犁耕的三個(gè)重要組成部分犁架、犁頭、犁式都已初步定型,實(shí)現(xiàn)了從耒耜到犁的根本轉(zhuǎn)變。而這一轉(zhuǎn)變,是從趙過施行代田法,推廣耦犁開始的。古人有稱牛耕始于趙過,蓋指此意。 魏晉南北朝的耕犁,犁頭和轅發(fā)生了一些變化。犁頭形狀從西漢的等腰三角形改為牛舌形,狹長,以適應(yīng)一牛耕田及耕泥濘田的需要。由于長直轅操作時(shí)不方便,特別在山澗丘陵地區(qū),“回轉(zhuǎn)至難”,北魏時(shí)在山東地區(qū)發(fā)明了比長直轅犁便利的蔚犁。 圖3-7 漢代鐵鏵和鐴土套合正面圖
5、唐代江東犁的發(fā)明唐代,犁轅有較大的變化,由長直轅改為短曲轅。唐末陸龜蒙的《耒耜經(jīng)》對當(dāng)時(shí)江東地區(qū)(即今江蘇、浙江及安徽、江西等地)通用的曲轅犁有較詳細(xì)的記載。唐代的耕犁在四個(gè)方面有改進(jìn):使用短曲轅,節(jié)省人力和畜力;增設(shè)犁盤,犁體回旋靈活;完善犁評,調(diào)節(jié)耕深;改善犁頭,保證耕地質(zhì)量。 犁頭包括鏵與壁兩部分。
圖3-8 漢代鐵鏵和鐴土套合背面圖
漢代犁鏵,其長寬之比,舌形大鏵為32.0:32.5,巨型大鏵為38.3:36.3,大體上為1:1。魏晉以后,鏵漸變?yōu)楠M長。江東犁鏡長1尺4寸,寬6寸,寬不及長之半。江東犁犁頭的變化,是為了適于南方比較黏重的土壤耕作,也適于翻起較窄的耕垡。耕時(shí)土垡被犁壁推擠到相當(dāng)程度,然后折斷,向后方翻轉(zhuǎn)倒下,因此,耕出的垡條是斷續(xù)的。江東犁這種竄垡的作用,一方面可使“耕深”受“耕寬”的限制較少,在多數(shù)情況下,耕深可以大于耕寬;另一方面,可以在低速的牛力條件下,達(dá)到碎土的要求,保證耕地質(zhì)量。 圖3-9 漢代鐵鏵和鐴土套合側(cè)面圖
江東犁是唐末先進(jìn)生產(chǎn)工具的代表,因適于土質(zhì)黏重、田塊較小的江南水田耕作得以迅速推廣,反過來也促進(jìn)了南方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。實(shí)際上,江東犁的意義不止于水田耕作的范圍,其基本結(jié)構(gòu)和原理同樣適用于北方旱區(qū)。當(dāng)然,江東犁本身仍存在缺點(diǎn),如犁體偏大,零件較多。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。后世曲轅犁發(fā)展,多數(shù)變得更為小型、輕便,結(jié)構(gòu)也加以簡化。