第三节  农业气象学的进步及其在农业生产中的应用

秦汉魏晋南北朝时期农业气象学比起先秦时代有较大的进步，人们掌握的有关农业气象知识更加丰富，随着手段和方法的改进，观测也更为精密，而且出现了对农业气象和物候现象的科学解释；在这方面，成就最为突出的是东汉末年伟大的思想家王充。

一  对云雨风等气象现象的观测

测雨

在各种气象因素中，雨对农业生产的关系最密切。在黄河流域半干旱的自然环境中，农业生产对降水的依赖尤大。卜辞中已有许多贞雨的记载。降水现象有雨、雪、雹、霜的分类。雨也有各种细致的区分：如“�萦辍暴ぉっ�毛雨；“疾雨”──急雨；“洌雨”──暴雨；“�蓿ǖ鳎┯辍暴ぉさ骱臀拊种�雨；等。[1]历代政府都很重视农业生产中雨情的报告。如秦代的《田律》规定：

雨为湗〈澍〉，及诱（秀）粟，辄以书言湗〈澍〉稼、诱（秀）粟及豤（垦）國畼毋（无）稼者顷数。稼已生而后雨，亦辄言雨少多，所利顷数。早〈旱〉及暴风雨、水潦、�撸�螽）�唷⑷核�物伤稼者，亦辄言其顷数。近县令轻足行其书，远县令邮行之，尽八月□□之。[2]

这种制度汉代也延续下来，如东汉政府就规定：“自立春至立夏，尽立秋，郡国上雨泽。”（《后汉书·礼仪志》）也就是说，从农作物春耕春播开始的整个生长时期，各地都要向中央政府报告降雨情况和农田的墒情。当时似乎已经形成一个全国性的雨情情报网。

测云

    云和雨的关系密切。《诗经》许多诗句就把兴云和降雨联系起来。[3]我国就开始对云的观察了。传说黄帝“以云纪，故为云师而云名”（《左传》昭公十七年，《史记·五帝本纪》）。以后，观察和记载云物形成制度。故《左传》僖公五年说：“凡分至启闭，必书云物，为备故也。”在这过程中，人们积累了丰富的知识，战国时代已达到相当的高度。《吕氏春秋·明理》载：

其云状，有若犬，若马，若白鹄，若众车。有其状若人，苍衣赤首，不动，其名曰天（衡）[冲]，有其状若县（釜）{旍}而赤，其名曰云旍。有其状若众马以斗，其名曰滑马。其状若众植（华）[雚]而长，黄上白下，其名曰蚩尤之旗。

据考证，“天冲”是在天边发展的秃积雨云，可能产生雷阵雨天气。“云旍”是一种形似带旄尾的旗帜的云，即鬃积雨云，是一种带有雷阵雨的云。“滑马”象群马相斗，是强对流天气下的云。“蚩尤之旗”象彗星，黄色的象彗头，白色的象彗尾，类似民间测天的“逗点云”“钩钩云”，是天气变坏的征兆。[4]《吕氏春秋·应同》亦云：

山云草莽，水云鱼鳞，旱云烟火，雨云水波，无不皆类其所生以示人。

《管子·侈靡》说：“云平而雨不甚，无委云，雨则速已。”这是说，云块比较平坦时，下雨也不会很大；如果没有供应雨水的云共存，雨很快就会停了。

    汉代，人们对云的观察和有关知识继续发展。如《史记·天官书》载：

稍云精白者……阵云如立垣。杼之类杼。轴云两端兑。杓云如绳者。鉤云句曲。若烟非烟，若云非云，郁郁纷纷，萧索轮囷，是谓卿云，卿云，喜气也。

这里列出了七种云：属卷云类的稍云；属保状高积云或堡状层积云的阵云；形如布帛的杼云；两头尖的轴云；象绳索的杓云（或为索云）；钩状的鉤云。

对季风的认识

我国地处北半球，大气运动受季节的影响十分明显，形成了季风气候；这种现象很早就引起古人的注意。上编谈到，在甲骨卜辞和《山海经》中已有四方风的记载，《吕氏春秋·有始》已提到所谓“八风” ，汉代的许多文献，如《淮南子》《史记》等都提到“八风”。在这些文献中，八风的名称不完全一样，大致《吕氏春秋·有始》和《淮南子·地形训》为一类，《淮南子·天文训》、《史记·律书》、《易·通卦验》、《说文》等为另一类。兹把其有关内容列表如下：

表11                        “八风”名称及其意义

现以“风名二”为例，对八风意义作些简单的说明。所谓条风，是指初春时来自东北方的调和的化生万物的春风，故又称“融风”[7]；明庶风是春分时节使万物生长的东风[8]；清明风是立夏时节温热的东南风，故又称“熏风”；景风是夏至时来自南方的大风，故又称“巨风”[9]；凉风是立秋时来自西南方的清凉风，故又称“凄风”；阊阖风是秋分时的西风，故又称“飂风”；不周风是立冬时来自西北方的凛冽的寒风，故又称“厉风（丽风）”；广莫风是冬至时来自北方大漠的寒风，故如称“寒风”。这是在长期细致观察基础上对我国季风现象的一种概括。《史记·律书》则用阴阳二气的消长来解释季风的变换及其对自然界植物的生杀作用。

观测方法与手段

当时气象观测的方法和手段，一种是直接的观察，一种是间接的观察，即所谓物候测天，还有一种是利用简单的仪器进行观测。直接观察已如上述。物候测天也积累了许多知识。例如《淮南子·说林训》把“山云蒸，柱础润”作为判断天快要下雨的征兆。《论衡·变动》则指出：“故天且雨，蝼蚁徙，蚯蚓出，琴弦缓[10]，固疾发。”这是在现实生活的还可以获得验证的古老经验。也有看星星预测水旱的。如《史记·天官书》说：“汉（银河），星多，多水；少则旱。”气象观测的仪器，除了上面已经介绍过的土炭、律管候气等外，还应提到古代的测风仪。《淮南子·齐俗训》说那些“不通于道者”，“终身隶于人，辟若伣之见风也，无须臾之间定矣”。据历代注家考证，“伣”是“綄”（音缓）之误。綄是古代的一种测风仪器，叫“候风羽”，楚地叫“五两”，是用鸡毛五两系在长竿上而成。从《淮南子》以之作譬看，汉代民间使用应是相当普遍的。汉代官府测天还有“铜凤凰”和“相风铜鸟”，东汉张衡又发明了“候风地动仪”，这些就不一一介绍了。

二 对气象和物候的规律与成因的解释

对物候现象的解释

中国古代利用物候指时和测天有着悠久的历史，但对物候现象的科学解释始见于汉代。《淮南子》已经用阴阳二气的作用来说明有关物候现象的发生，如《泰族训》云：

夫湿之至也，莫见其形，而炭已重矣；风之至也，莫见其象，而木已动矣……故天之且风，草木未动而鸟已翔矣；其且雨也，阴曀未集而鱼已噞矣：以阴阳之气相动也。故寒暑燥湿，以类相从；声响徐疾，以音相应也。

王充在这方面的论述尤多，他在批判当时流行的天人感应说时，提出了“天气变于上，人物应于下”的理论：

天气变于上，人物应于下矣。故天且雨，商羊起舞，非使天雨也。商羊者，知雨之物也，天且雨，屈其一足起舞矣。[11]故天且雨，蝼蚁徙，蚯蚓出，琴弦缓，固疾发，此物为天所动之验也。故天且风，巢居之虫动，且雨，穴处之物扰，风雨之气感虫物也。（《变动》）

夫风至而树枝动，树枝不能致风。是故夏末蜻��鸣，寒螀啼，感阴气也。雷动而雉惊，发蛰而蛇出，起阳气也。夜及半而鹤唳，晨将旦而鸡鸣，此虽非变，天气动物，物应天气之验也。顾可言寒温感动人君，人君起气而以赏罚，乃言以赏罚感动皇天，天为寒温以应政治乎？（《变动》）

是且天将雨，螘（蚁）出蚋（飞行的蚊类�俗樱�蜚，为与气相应也。或时诸虫之生，自与时气相应，如何辄归罪于部吏乎？天道自然，吉凶偶会。（《商虫》）

    在这里，王充坚持了“天道自然”的观点，否定了人的政治行为能引起皇天的感应的谬说。他承认世界上万事万物是相互联系的，所以能从“人物”的变化看出天气即将发生的变化，而这种联系的基础是“气”的“动”与“应”的关系。王充认为，天可以动物，而物不可动天。这是因为“气”之不足，“类”之不同。[12]他打了一个比方：   

夫天能动物，物焉能动天！……故人在天地之间，犹蚤虱之在衣裳之内，蝼蚁之在穴中。蚤虱、蝼蚁为逆顺纵横，能令衣裳穴隙之间气变动乎？（《变动》）

这种理论主要是针对天人感应说的。“天”在这里主要是指自然界的气候。自然界气候变化能对动植物和人类的活动方式产生重大影响，这是显而易见的事实；现代科学表明，人类和生物界的活动，也能对自然界的气候产生影响，不过，这种影响要显露出来，需要经过漫长的岁月和科学的监测。古人在当时的科学水平下难以科学地认识到这一点，我们不能以此苛求古人。所以王充的这一论断虽然有一定局限性，但在当时仍然是一种光辉的唯物主义认识。此外，王充具有丰富的物候知识，而且对风雨发生的物候规律，也作出了初步的概括。如他指出：“故天且风，巢居之虫动，且雨，穴处之物扰”。

对云雨雷电成因的解释

对云雨雷电成因的解释，古人也是用阴阳二气的运动变化进行解释的。如《大戴礼记·曾子天圆》；“阴阳之气各静其所，则静矣，偏则风，俱则雷，交则电，乱则雾，和则雨。”《慎到》云：“阳与阴夹峙，则磨轧有光而为电。”（《子史精华》）晋顾恺之《雷电赋》：“阴阳相薄，为雷为电。”这种认识在秦汉魏晋南北朝时期是相当普遍的。主张天人感应的董仲舒的所谓“天”有多层含义（神灵之天，自然之天和道德之天）。当他把“天”看作由精气组成的自然之天的时候，雷、电、风、雹、雨、露、霜、雪的变化都是阴阳二气运动的自然结果：

二月，京师雨雹，鲍敝问董仲舒曰：“雹何物也？何气而生之？”仲舒曰：“阴气胁阳气。天地之气，阴阳参半，和气周旋，朝夕不息……以此推移，无有差慝。运动抑扬，更相动薄，则熏蒿歊蒸，而风、雨、云、雾、雷、电、雪、雹生焉。气上薄为雨，下薄为雾。风其噫也，云其气也。雷其相击之声也，电其相击之光也。”（《董子文集·雨雹对》）

汉代的一些纬书中也有类似的说法。[13]在当时来说，这种解释是科学的；其中看不出唯心主义的“热昏的胡话”。

王充在这些正确认识的基础上有所发展，他对风雨雷电成因解释的理论基础仍然是气论，但又不是简单套用阴阳相激的模式。例如，王充认为雷电是“太阳之激气”产生的。所以雷的发生规律是：“正月阳动，故正月雷始，五月阳盛，故五月雷迅，秋冬阳衰，故秋冬雷潜。”他还指出了“千里不同风，百里不同雷”（《雷虚》）的雷雨分布规律。尤其值得称道的是，王充已经注意到云转化为雨的变化过程及其规律，从而针对所谓“天喜而施雨”的天人感应臆说，提出了“雨从地上，不从天下”的科学论断：

案天将雨，山先出云，云积为雨，雨流为水。（《论衡·顺鼓》）

雨从地上，不从天下。见雨从上集，则谓从天下矣；其实地上也。然其出地起于山……雨之出山，或云云载而行，云散水坠，名为雨矣。夫云则雨，雨则云矣。初出为云，云繁为雨……云雾，雨之征也。夏则为露，冬则为霜，温则为雨，寒则为雪。雨露冻凝者，皆由地发，不由天降也。（《论衡·说日》）

看来王充已经认识到，地上的水气升腾凝聚而为云，云在运行过程中依不同的天气条件而形成不同的降水形式。王充的认识是相当科学的，而且已经包含了自然界水的循环运动的宝贵思想。[14]

对自然界的一些怪异现象，例如“天雨谷”，当时一些人认为是一种凶兆；王充对此进行了批判，并从实际出发，根据对云雨发生规律的科学理解，对这种现象作出了精彩的解释：

天雨谷，论者谓之从天而下，应变而生。如以云雨论之，雨谷之变不足怪也。何以验之？夫云气出于丘山，降散则为雨矣。人见其从天而坠，则谓之天雨水也。夏日雨水，冬日天寒，则雨凝而为雪，皆由云气发于丘山，不从天降明矣。夫谷之雨，犹复云雨之亦从地起，因与疾风俱飘，参于天，集于地。人见其从天落也，则谓之“天雨谷”。建武三十一年，陈留雨谷，谷下蔽地。案视谷形，若茨而黑，有似于稗实也。此或时夷狄之地，生出此谷。夷狄不粒食，此谷生于草野之中，成熟垂委于地，遭疾风暴起，吹扬与之俱飞，风衰谷集，坠于中国。中国见之谓之雨谷。何以效之？野火燔山泽，山泽之中，草木皆烧，其叶为灰疾风暴起，吹扬之，参天而飞，风衰叶下，集于道路。夫天雨谷者，草木叶烧飞而集之类也。而世以为雨谷，作传书者以为变怪。天言施气，地主产物。有叶实可啄食者，皆地所生，非天所为也。今谷非气所生，须土以成。虽云怪变，怪变因类。生地之物，更从天集，生天之物，可从地出乎？地之有万物，犹天之有列星也。星不更生于地，谷何独生于天乎？（《感虚》）

三 气象知识在农业生产中的运用

农田小气候与人工小气候

上编谈到，在古代生产力水平下，人们还不可能改变自然界的气候条件，只能适应它和利用它。但在一定的范围和一定的限度内，人们仍然可能改善农田小气候，使之有利于农作物的生长。例如《吕氏春秋·任地》等三篇就记载了先秦时代在畎亩农田的基础上，通过合理的作物布局，造成有利于作物生长的通风透光的农田小气候的理论和实践。这种理论和实践在秦汉魏晋南北朝时期继续发展。赵过总结的代田法和《氾胜之书》记载的区田法，都是畎亩农田的发展，都是在创造和利用农田小气候效应。土壤耕作保墒技术在某种意义上也是利用小气候效应。这些将在以后的有关章节中介绍。

在这里，我们要谈的是，人们不但可以改善农田小气候，而且可以创造出某种符合人类需要的人工小气候。例如，秦汉时代我国人民已在园艺作物的促成栽培上利用地形小气候，以至创造人工小气候，从而在一定程度上突破自然界季节的限制和地域的限制，生产出各种侔天地造化的“非时之物”来。早在秦始皇时代，就曾“冬种瓜于骊山阬谷中温处，瓜实成”[15]。这是利用地形小气候冬天种瓜成功的实践。利用人工小气候栽培蔬菜的最早记载见于《汉书·包信臣传》：

太官园种冬生葱韭菜茹，覆以屋庑，昼夜�幔ㄈ迹┰袒穑�待温气乃生。

这是世界上最早的温室，比西欧温室的出现早一千多年。召信臣是汉元帝时人。他在元帝末年以生产“非时之物”为理由，奏请撤消太官园温室。汉代温室的出现当在这以前。汉代政府的这种温室设施，虽然一度被撤消，但后来还是继续存在。王嘉《拾遗记》说：“汉兴至哀、平、元、成，尚宫室，崇苑囿，孝哀广四时之房……及乎灵瑞嘉禽，丰卉殊木，生非其址。”这种“四时之房”也应是温室设施，而在其中培育的似乎不止是蔬菜。又，《后汉书·邓皇后传》记载邓皇后在永初七年（公元113年）的一个诏令，提到当时宫室用“或郁养强孰，或穿凿萌芽”的办法，培育“不时之物”，下禁令，“凡所省二十三种”。所谓“郁养强孰”，王先谦《后汉书集解》引《通鉴》胡注说：“言火其下，使土气蒸发，郁暖而养之，强使先时成熟也。”这是温室促成培育的方法，而且采用地下火道加温，比室内生火要先进。先进所谓“穿凿萌芽”，大概是挖掘土坑（堆土在北面），利用坑内温度比地上高的特点，在坑内进行蔬菜的催芽育苗，也是促成栽培法之一。从禁止“不时之物”达23种之多看，当时利用上述方法培育蔬菜的种类已相当多，水平也相当高了。还有迹象表明，这种办法已由皇室官府推广到民间，《盐铁论·散不足》谈到当时富人享用的东西中有“冬葵温韭”，这应该是用温室来培养的“不时之物”。至于在土坑内催芽等方法，在民间的园圃生产中应用就更为广泛了。[16]

对霜寒灾害的预测与预防

寒冷天气及其所引起的霜害等，对农业生产威胁颇大；秦汉魏晋南北朝时期人们已经注意对霜寒灾害的预测和预防。《论衡·寒温》说：

民间占寒温，今日寒而明日温；朝有繁霜，夕有列光；旦雨气温，旦旸气寒。

这种预测是相当科学的：“旦雨”为夜间有云雨，辐射降温少，所以温度较高；“旦旸”是因为夜间无云，辐射降温多，所以很冷。

    在预测的基础上，人们采取了各种预防霜寒灾害的方法。如《氾胜之书》记载了人工预防霜害防露害的办法：

稙禾，夏至后八十九十日，常夜半候之，天有霜若白露下，以平明时，令两人持长索相对，各持一端，以槩禾中，去霜露，日出乃止。如此，禾稼五谷不伤矣。

黍心初生，畏天露。令两人对持长索，搜去其露，日出乃止。

这是在实践中总结出来并在实践中被证明为有效的办法，适用于各种禾谷类作物。这种“赶霜”方法之所以能够减轻霜害的机理：“可能是因为赶霜使禾的植株摆动，空气流动上下温度交换，处于穗部的最低临界位置发生变动；霜被赶掉后，太阳出来温度回升时，不需要吸收更多的热量溶化霜，穗部温度不致再次降低。”[17]

《齐民要术》则记述了果树熏烟防霜的方法；

凡五果，花盛时遭霜，则无子。常预于园中，往往贮恶草生粪。天雨新晴，北风寒切，是夜必霜。此时放火作煴，少得烟气，则免于霜矣。

从这一记载看，当时人们不但已经认识到，果树花期如果遇到晚霜，会使花器受到损害，因而不能结实；而且掌握了晚霜的发生规律：“天雨新晴，北风寒切，是夜必霜。”采取的预防措施也是简单而有效的。

    为了防止果木的幼苗在寒冷的冬天受到伤害，《齐民要术》提出草裹、埋土等一系列措施，这里就不一一介绍了。