鼓风方法的革新,是提高冶铁技术的关键之一。惟有革新了鼓风方法,才有可能把炼炉造得高大,使炼炉的温度提高,从而加速冶炼的过程和提高铁的生产量。在中国古代,由于冶铁鼓风炉的进步,很早就发明了冶炼“铸铁”(即生铁)的技术。这个发明要比欧洲早一千九百年。
本来,早期的冶铁方法是很简陋的。炼炉很小,构造十分简单,冶铁时把矿石和木炭一层夹一层的从炉子上面加进去,生了火,用一两个橐来鼓风。
①近人李恒德《中国历史上的钢铁冶金技术》(《自然科学》第一卷第七期),认为:“顾名思义,所谓‘排’可能是好几个风箱并在一起的,或是一个炉中有一排入风管。”这个说法是可能成立的。据日本下原重仲在一七八四年写成的《铁山必要记事》所附的炼炉草图,有一种鼓风炉,炉身不高大,由于有一排入风管,送进氧气比较充分,能冶炼出生铁来。
②《墨子。备城门篇》、《备突篇》、《备穴篇》中,都有用“炉橐”来作为地道战术中重要防御武器的记载。主要谈的是:凡是遇到敌人从地下掘地侗向城里进攻,必须察和其掘洞之所在,掘洞前往迎接它,使有一孔通敌方,烧炉灶,用“橐”来鼓动,把烟庄送到敌方去。这是战国时代普遍应用的一种防御战术,所以《韩非子。八说篇》说:“干城拒冲,不若堙穴伏橐。”(“橐”字旧误作“橐”,从王先慎《集解》据《荀子》杨倞注校正)《墨子。备城门》以下诸篇,虽是战国后期墨家论述“墨翟之守”的,但是这种地道战术和用炉橐作为防御武器的战术,在墨子时早已有了。《墨子。节用上篇》说:“且大人惟毋兴师,以攻伐邻国,……有与侵就……橐攻城野战死者,不可胜数。”孙诒让《墨子间诂》说:“‘有’读为‘又’,‘侵就’未详,‘橐’以举火攻城之具,见《备穴篇》。……疑此‘侵’亦当为‘伏’之讹。”这种地道战术和用“炉橐”作为防御武器的战术的产生,就是由于开矿业和冶铁手工业发达而来的。《墨子。备穴篇》曾说:在从事这种战斗中,“必令明习橐事者,勿令离灶口。”所谓“明习橐事者”,也就是熟练地操作冶铁鼓风设备的冶铁手工业工人。
由于炼炉狭小,使用的橐不多,压送入炉的空气又不够充分,因此,炭火的温度就不够高,炉中的矿石就不可能充分熔化,被还原的(即去了氧的)铁从炉中出来时,是海绵状态的熟铁块。这种表面粗糙、夹有渣滓的熟铁块,需要经过相当时期的锻打,才有可能得到较纯的铁块。这种早期的冶铁法,有人称为“块炼法”。在欧洲,曾经长期运用这种“块炼法”来炼铁,到十四世纪使用了水力鼓风炉,才发明铸铁冶炼技术。
我国早在春秋晚期,就发明了铸铁冶炼技术。从近来考古发掘出土的春
秋战国之际铁器来看,有用“块炼法”制造的,也有用铸铁铸造的,更有把
铸铁件经过加热退火柔化处理而成为展性铸铁的。①从炼得铸铁,铸成器件,
进而采用加热退火的方法,对铸铁件加以柔化处理,必须有一个试验改进的
过程。由此可以断定,我国铸铁冶炼技术的发明,应该更要早些。至少到春
秋晚期,中原地区这种铸铁冶炼技术已经比较成熟,我们从公元前五一三年
晋国铸刑鼎这件事,就可以了解这一点。我们知道,要把刑书铸在铁鼎上,
不是件简单的事。即使这部刑书的文字不多,总该有些条文,要把这些条文
铸到铁鼎上,这个“铸型”不会大小,所需流动状态的铸铁也不会太少,否
则的话,就不可能铸成功。毫无疑问,中国古代由于改进了炼炉的鼓风方法,
提高了炼炉的温度,很早就发明冶炼铸铁的技术,使炼出的铁成为液体,从
而加速了冶铁过程,提高了铁的生产率。这对于冶铁业的发展和铁工具的推
广使用是具有决定意义的。
到战国中晚期,冶炼铸铁和铸造铁器已开始分工,新郑郑韩古城的内仓、西平酒店村和登封告城镇,都已发现战国铸铁遗址。
告城镇发现了熔铁炉底及炉衬残片,还发现有拐头的陶鼓风管以及木炭屑,可见当时熔铁炉和炼铁炉同样以木炭为燃料。①近来考古发掘出土的战国以迄汉魏铁农具,大多数是铸铁制造的;在同时的手工业工具中,铸铁件也占很大比例。一九七七年七月长沙窑岭春秋战国之际楚墓出土铁鼎,口径二十三厘米(相当于当时一尺),高二十一厘米,腹深二十六厘米,出土时重三千二百五十克(相当于当时十三斤),金相鉴定表明含有少量石墨,基体为铸铁。
①
铸铁铸造工艺的进步
由于继承和发展了青铜铸造工艺的优良传统,这时铸铁的铸造工艺很快
①例如江苏六合程桥镇春秋晚期吴国墓葬出土的铁条,是由块炼铁锻打而成;而同一地点出上的春秋晚期铁丸,根据金相分析是由铸铁铸造的。湖南长沙识字岭春秋晚期楚国墓葬出土的小铁锄,器形与一九五七年出土并经鉴定为展性铸铁的战国锄完全相同,应该属于同类产品。河南洛阳水泥制品厂战国早期灰坑中出土的铁锛,经检验是用白口铁铸成,并经过加热退火柔化处理,成为展性铸铁。见李众《中国封建社会前期钢铁冶炼技术发展的探讨》(《考古学报》一九七五年第二期)。
①详《文物》一九七七年十二期中国历史博物馆考古调查组等《河南登封阳城遗址的调查与铸铁遗址的发掘》。到了汉代,阳城地区冶铸铁器手工业又有很大发展,告成镇的东北和东南都发现有汉代冶铁遗址。
汉武帝实行盐铁官营后,阳城设有“铁官”,见《汉韦。地理志》。
①铁鼎深圆腹,圜底,扁棱形腿,具有春秋铜鼎遗风。经中南矿冶学院烁钢教研组金相检验,确定为铸造生铁件,其中含有少量石墨,基体为亚共晶铸铁组织,含碳量接近百分之四点三。见长沙铁路车站建设工程文物发掘队《长沙新发现春秋晚期的钢剑和铁器》,《文物》一九七八年第十期。
发展到相当的高水平。铸范有陶制的,更有铁制的。并已由单合范发展为复合范。单合范是一种较原始的铸型,一面是立体的铸型,把它合在一块平板上浇注,铸成的工具或钱币一面是平的。复合范是多块铸范用“子口”拼合,箍紧后浇注,用这种方法就可以铸造大而复杂的工具和器物。一九五三年河北兴隆燕国冶铁遗址出上大批铁质铸范,包括六角梯形锄范、双镰范、范、斧范、双凿范、车具范等,大多数是复合范,构造复杂,制作精美,说明这时铸铁的铸造工艺已达到相当完美的程度。从六角梯形锄范使用铁内芯来形成锄柄孔的办法(即通过锄范壁插入一根铁芯子)来看,说明当时冶铁手工业工人已掌握了相当熟练的操作技术。与此同时,在兴隆一带也发现了与这些铸范的形式基本相同的铁斧、铁锄等。此外在今河北、山东等省所发现的铁工具和车具,从其形制和金相组织来看也有不少是用金属型铸成的。铁范本身是白口生铁的铸件,
又是铸造铁器的模具。这样用铁范来铸造铁器,可使铸件形状稳定而精
致,并可连续使用,不致像一般陶范那样用一次就要毁坏,其生产效率就可
以提高很多。
铸铁柔化技术的发明
战国时代开始广泛使用铸铁的工具,但是早期的铸铁,是质脆而硬的白
口铁,很容易折断,不耐用。因此,当时劳动人民从生产实践中创造了两种
柔化铸铁的技术:
一种方法是铸铁件的可锻化热处理,经过氧化脱碳并析出部分石墨,使
成为白心可锻铸铁。到战国晚期,出现了黑心可锻铸铁,是经过长时间加热
退火而成,韧性比白心可锻铸铁高。
另一种方法是经过加热氧化,对铸铁进行脱碳处理。在脱碳不完全时,铸件外层已成为钢,内层还是铸铁,成为一种钢和铁同存于同一工具中的复合组织;在脱碳较完全时,白口组织消失,铸件组织全部由铁变成钢,但还保存有铸件的特点(具有缩孔、气眼等特征)。
①
当时还利用控制退火办法,创造了表面为低碳纯铁、中心为硬度高的体质复合铸件,使用中把表面层磨损,露出中间层作为刃口,解决了某些工具要求有坚硬锋利耐磨的刃口而又具有韧性的矛盾,这种方法在战国后期,北起燕赵、南达楚国的范围内广泛使用,大大提高了铁工具的功能。
②
我国铸铁柔化技术的发明要比外国早二千多年。欧洲到十八世纪才有白心可锻铸铁,十九世纪美国才开始熔制黑心可锻铸铁。我国这个铸铁柔化技术的发明,对于当时铁工具的广泛使用,对于促进当时社会生产力的发展,具有重大作用。
①河北石家庄战国村落遗址出土的铁斧和河南辉县出土的战国铁臿,经鉴定,是经过脱碳处理成为一种钢和铁共存于同一工具中的复合组织。湖南长沙出土的战国铁臿,经鉴定,是以铁素体和珠光体为基体的黑心可锻铸铁。见华觉明《中国古代钢铁冶炼技术》,《金属学报》第十二卷第二期。
②湖北大冶铜绿山和河北燕下都遗址出上的两件六角锄,经查考,就是属于这样性质。见李众《中国封建社会前期钢铁冶炼技术发展的探讨》,《考古学报》一九七五年第二期。
渗碳制钢技术的发明
楚、韩两国铁兵器的锋利是非常著名的,到汉代谈到剑,还是以“墨阳、
莫邪“连称(《淮南子。修务篇》),以”棠溪、墨阳“连称,还有”强楚
劲韩“的称号(《盐铁论。论勇篇》)。《荀子》说楚国”宛钜、铁他,惨
如蜂虿“(《议兵篇》),以前注释家认为”钜“即是”大刚“(《史记。礼
书。集解》引徐广说、《荀子》杨倞注)。“釶”即矛的别称,这是说宛地
所制钢铁的矛特别锋利。战国时代著作的《禹贡》,说梁州(约当今四川省)
贡物有“璆、铁、银、镂”,以前注释家都认为“镂”是一种可作刻镂工具
的“刚铁”(《说文解字》、《史记。夏本纪。集解》引郑玄说、《汉书。地
理志》颜师古注)。
渗碳制钢技术,远在春秋晚期已经发明,南方楚国已经应用。一九七六年长沙杨家山春秋后期墓葬中,发现一口钢剑,长三十八点四厘米,宽二到二点六厘米,脊厚零点七厘米。经取样分析,是用含碳量百分之零点五左右的中碳钢制成。从剑身断面上用放大镜可以看到反复锻打的层次,中部由七至九层叠打而成。①近年对燕下都出土的部分剑、戟和矛检查表明,战国后期燕国也已采用渗碳制钢技术,把“块炼铁”放在炽热的木炭中长时间加热,使表面渗碳,经过锻打,成为渗碳钢片,再把渗碳钢片对折,然后多层折叠起来锻打,制成兵器或工具,接着更用淬火和正火等热处理方法,改进钢材的性能。当时已经懂得根据不同器件所要求的不同性能,对钢材进行不同的处理方法。①这种渗碳制钢技术的创造,适应了当时社会大变革中发展生产的需要和战争的需要,对于革新生产技术和扩大社会生产,改变战争的方式,起了重要的作用。
固体渗碳制铜技术的发明和宝剑的制作
李斯在《谏逐客书》中讲到秦王有六件“宝”,不是秦国所生产的。其
中一“宝”就是太阿之剑。太阿之剑,据《越绝书》说是春秋未年吴国冶炼
技师欧冶子和莫邪所炼制的三把宝剑之一。《吴越春秋》又讲到吴国冶炼技
师干将开采了“铁精”和“金英”冶炼宝剑,三月没有成功;他的妻子莫邪
“断发剪爪”,投入冶炼炉中,因此“金铁乃濡,遂以成剑”,炼制成干将、
莫邪两把宝剑。这个炼制宝剑的故事带有神话传说性质。清代学者王念孙早
就指出,“干将”和“莫邪”本是刀剑锋利的形容词,传说中变成了宝剑的
①钢剑是一九七六年四月长沙杨家山的长杨六十五号墓出土。从墓葬形制、陶器器形、纹饰与陶器的组合(有陶鬲、陶钵和陶罐),推断为春秋晚期墓葬。从剑端取样,经中南矿冶学院炼钢教研组金相检验,断定原件相当于含有百分之零点五左右碳的钢,经高温回火的处理。见长沙铁路车站建设工程文物发掘队《长沙新发现春秋晚期的钢剑和铁器》,《文物》一九七八年第十期。
①近年对燕下都四十四号墓有些剑、戟、矛作了检查,证明这些器件所用的铁没有经过液态,是用较纯铁矿石还原而成,即系“块炼铁”。有些剑、镞铤和矛是用“块炼铁”渗碳制成的低碳钢件,碳的分布都不均匀。有些剑是用大约四、五片经过对折的渗碳钢片叠打而成,由于没有高温加热进行均匀化处理,或反复锻打,钢片表面为高碳层,中间为低碳层。有些剑和戟都是经过淬火的,因各部分含碳不均匀,淬火后形成不同的组织。见李众《中国封建社会前期钢铁冶炼技术发展的探讨》,《考古学报》一九七五年第二期。
名称,后来又演变为冶炼技师的名字(《广雅疏证。释器篇》)。但是传说中所说的带有神秘色彩的冶炼技术,确是有一定的事实为依据。冶炼史专家丁格兰(F. R.Tegengren)认为,所谓投入“断发剪爪”,实质上就是加入相当的“磷”质,起了催化的作用(丁格兰《中国铁矿志》第二编《中国之铁业》)。这个推断是有科学的根据的。长期流传在河南、湖北、江苏等地的“焖钢”冶炼法,把熟铁块放在陶制或铁制容器中,除了按一定的配方加入渗碳剂之外,也还使用含有磷质的骨粉作为主要催化剂,然后密封加热,使之渗碳而炼成钢材。河北满城一号汉墓出土的刘胜佩剑和错金书刀,经过分析,都表明含磷较高,错金书刀的刃部中间还有含钙磷的较大夹杂物,估计曾用含有磷质的东西作为渗碳催化剂。《吴越春秋》所说“铁精”当是质量较精的熟铁块,所说“金英”当是含碳较多的渗碳剂,所谓“断发剪爪”
是指含有磷质的头发指甲之类东西,用作催化剂。所谓“金铁乃濡”,是说“金英”的碳分不断地渗入到“铁精”中,“濡”具有相互渗透的意思。估计秦王所佩太阿之剑,就是用这样冶炼而成的优质钢材锻制的(参见杨宽《中国古代冶铁技术发展史》下编第一章第一节)。
铁矿的开发
这时人们在采矿中也已积累了一些经验,据说“山上有赭者,其下有铁,
此山之见荣也“(《管子。地数篇》),所谓”荣“,具有矿苗的意义,所
谓“赭”是一种赤铁矿性质的碎块,就是《山海经。北山经》少阳之山的“美
赭“,《本草纲目》称为”代赭“,俗称铁朱,是和赤铁矿伴存的(章鸿钊
《石雅》)。
据《山海经。五藏山经》的记载,有明确地点的产铁的山共有三十七处,
分布于今陕西省、山西省、河南省和湖北省,即在战国时代秦、魏、赵、韩、
楚等国统治地区,其中在韩、楚、秦三国统治地区的较多。①……
①《山海经。五藏山经》所载产铁的山共有三十七处。在《西山经》中共有下列八处:一、符禺之山“其阴多铁”,在今陕西华阴北;二、英山“其阴多铁”,在今陕西华县北;三、竹山“其阴多铁”,在今陕西渭南东南;四、泰(秦)冒之山“其阴多铁”,在今陕西延安;五、尤首之山“其阴多铁”,在今陕西西安北;六、西皇之山“其阴多铁”;七、鸟山“其阴多铁”;八、盂(孟)山“其阴多铁”。在《北山经》中共有下列六处:一、虢(号)山“其阴多铁”;二、潘侯之山“其阴多铁”;三、白马之山“其阴多铁”,在今山西盂县东北;四、维龙之山“其阴多铁”,在白马之山南三百里;五、柘山“其阴有铁”,在维尤之山南一百七十里;六、乾山“其阴多铁”。在《中山经》中共有二十三处:一、涹山“其阴多铁”,在今山西蒲县南;二、泰威之山有枭谷,“其中多铁”;三、密山“其阴多铁”,在今河南新安;四、橐山“其阴多铁”,在今河南陕县西;五、夸父之山“其阴多铁”,在今河南灵宝东南;六、少室之山“其下多铁”,少室即今嵩山西部,在今河南登封北;七、役山“多铁”,在今河南新郑西;八、大騩之山“其阴多铁”,在今河南密县;九、荆山“其阴多铁”,在今湖北南漳西;十、铜山“其上多金、银、铁”;十一、玉山“其下多碧、铁”;十二、岐山“其下多铁”,在今陕西岐山;十三、騩山“其阴多铁”;十四、虎尾之山“其阴多铁”;十五、又原之山“其阴多铁”;十六、帝囷之山“其阴多铁”,\约在今河南泌阳、南阳之间;十七、兔床之山“其阳多铁”,约在今河南嵩县、南阳之间;十八、鲜山“其阴多铁”;十九、求山“其阴多铁”;二十、丙山“多黄金、铜、铁”;二十一、风伯之山“多铁”;二十二、洞庭之山“其下多银、铁”,在今洞庭湖旁;二十三、暴山“多文石、铁”,在洞庭之山东南一百八十里。以上所有令地的考释,依据郝懿行《山海经笺疏》。
从今湖北大冶铜绿山发现的战国铜矿井遗址看来,当时已有效地采取了
竖井、斜井、斜巷、平巷相结合的开拓方式,创造了分层充填的上行采矿方
法。竖井深达五十多米,用作交通孔道,可把矿石和地下水提出地面,把井
架支护木送到井下,用辘轳、大绳和木钩等工具提运。斜巷从矿层面斜穿到
底部,主要是为了探测矿藏。平巷沿水平方向开拓,是为了开掘矿石。人们
把竖井分成多层,从矿层底部由下而上地逐层开拓平巷,每层平巷装有辘轳,
可以逐层把矿石提升出地面。他们在井下将采得的矿石进行初步分选,以贫
矿、碎石和泥土充填废巷,借以保证提运出的大都是富矿,并减轻井下运输
和提升的工作量。在通风方面,创造了利用井口高低不同所产生的气压差,
形成自然风流;并采用关闭已废弃巷道的办法来控制风流,使流向采掘的方
向,保证风流能达最深的工作面。在排水方面,把水引向井下积水坑,再用
辘轳吊挂水桶提升出地面。这一切,说明了战国时代开矿技术已是相当进步。
①各国冶铁手工业地点
战国时代,各国都已有重要的冶铁手工业地点。魏国的冶铁手工业是比较发达的。西汉时宛地经营冶铁手工业的孔氏,其祖先原是梁人,以“铁冶为业”的(《史记。货殖列传》),足见魏国必有重要的冶铁手工业地点。
②秦国在卫鞅变法后,据说“盐铁之利二十倍于古”(《汉书。食货志》载董仲舒语),司马迁的第四代祖司马昌曾做秦的“主铁官”(《史记。太史公自序》),云梦出土《秦律》述及“右采铁、左采铁”的官,可见秦也必有重要冶铁地点。
③
至于赵国,其国都邯郸(今属河北)就是个重要的冶铁手工业地点,不仅邯郸人郭纵以冶铁成业,财富和“王者”相等,就是西汉初年临邛(今四川邛崃)经营冶铁手工业的卓氏,其祖先也本是赵人,“用铁冶富”的(《史记。货殖列传》)。因为邯郸西北地区就有丰富的“邯郸式”的铁矿。齐国的国都临淄(今山东临淄北)也是个重要的冶铁手工业地点,近年在临淄故城中发现了冶铁作坊六处,其中最大一处面积约四十多万平方米。因为淄河两岸有许多“朱崖式”的铁矿。直到今天,朱崖式和邯郸式两种类型的铁矿在铁矿床类型中仍占有重要的地位。
楚国最著名的冶铁手工业地点是宛(今河南南阳),有所谓“宛钜、铁釶(即铁矛)”(《荀子。议兵篇》)。韩国的国都新郑,有官营冶铁手工业作坊。近年在新郑故城内的仓城村发现了许多钁、镈、刀等陶质内外范,同时发现有同样形式的铁器,当为官营冶铁手工业作坊的遗址。韩国的阳城(今河南登封东南告成镇)也有冶铁手工业作坊,近年在告成镇发现了战国时代的熔铁炉底、炉壁及炉衬的残块,陶制和泥制鼓风管的残片、木炭屑,和锄、、斧、铲、镰、削、刀、箭杆、矛、带钩等陶范。这该是铸造农业
①参看铜绿山考古发掘队《湖北铜绿山春秋战国古矿井遗址发掘简报》,《文物》一九七五年第二期。
②据《汉书。地理志》,河东郡的安邑、皮氏、绛都设铁官,都在魏的境内,安邑曾是魏的旧都,可能战国时已有冶铁业。
③据《汉书。地理志》,京兆尹的郑设有铁官。郑在今陕西华县。据《山海经。西山经》,英山“其阴多铁”,英山在今华县北。可能郑在战国时已有冶铁业。
生产工具为主的冶铁手工业作坊。当时阳城所以能够成为冶铸铁器的重要手工业地点,是和附近少室山“其下多铁”(《山海经。中次七经》)分不开的。①韩国的冶铁手工业地点是最多的,其著名的锋利剑戟出产在冥山、棠溪、墨阳、合膊、邓师、宛冯、龙渊、太阿等地。冥山在今河南信阳东南,棠溪在今河南舞阳西南,合膊和龙渊都在今河南西平西,宛冯就是指宛,一度为韩占有;邓师就是指邓,在今河南孟县东南。燕国的燕下都(今河北易县)
也是个重要冶铁地点,在它的遗址内发现冶铁作坊三处,总面积达三十万平方米。燕国在今河北兴隆也有官营冶铁手工业地点。近年在兴隆发现了战国时代铸造工具的铁范八十七件,其中十多件铸有“右廪”二字,知为官营冶铁手工业产品。
①
铁工具的广泛使用
由于冶铁技术的创造和发明、铁矿的开发和冶铁手工业的逐渐发展,到
战国中期以后各种农业和手工业的工具已普遍用铁制。《管子》的作者认为
必须有铁工具,“然后成为农”,“然后成为车”,“然后成为女”(《轻
重乙篇》),“不尔而成事者,天下无有”(《海王篇》)。在战国中期有
个“为神农之言者”许行,主张君民并耕而食,孟子曾为此问他的弟子陈相
道:“许子以釜甑爨,以铁耕乎?”(《孟子。膝文公上篇》)也就是问:
许行用釜甑来蒸煮么?用铁制农具来耕田么?可知当时中原地区“铁耕”确
已非常普遍,如果有人不用“铁耕”,已成为出乎常情的事了。从近年考古
发掘出土的工具来看,春秋晚期和战国初期,南方的吴、楚地区和中原的三
晋、两周地区已有铁工具,农具有铲、锛、臿、镢等,手工具有削、凿、斧、
锤等,但是还不能排除青铜工具和木石工具的使用;到战国中期,北起辽宁,
南到广东,东自山东,西到四川、陕西,都已广泛使用铁器,铁农具已排斥
木、石农具而取得主导地位。铁农具有一字形臿、凹字形臿、空首布式锄、
凹字形侈刃锄、六角梯形方銎锄、五齿耙、、镢、V字形铁口犁、镰等,
铁工具有銎斧、片斧、刀削、凿等,铁兵器有剑、戟、矛、镞(或铁挺铜镞)
等,其他铁器有铁鼎、铁带钩等。铁器的广泛使用,便利了砍伐树林、兴修
水利、开垦荒地和深耕细作,促进了农业生产的发展。
近年在长江下游地区,如江苏、安徽、浙江等地发现有青铜篦纹镰,时代从春秋未年到战国中期,说明这一带青铜小农具还流行到战国中期。
①详《文物》一九七七年第十二期中国历史博物馆考古调查组等《河南登封阳城遗址的调查与铸铁遗址的发掘》。到了汉代,阳城地区冶铸铁器手工业又有很大发展,告成镇的东北和东南都发现有汉代冶铁遗址。
汉武帝实行盐铁官营后,阳城设有铁官,见《汉书。地理志》。
①这铁范所铸二字,字体是战国时代的,同时伴存出上物有战国陶片和燕国铜币“明刀”等,足证其为战国时代燕国遗物。离它二十里地方又发现了两处古代冶铁场,在它附近的石屋中有七个直径一尺多的铜饼,其上刻有隶书“西卅”、“东四十五”、“东五十八”,有的刻着“二年”,可能为西汉初年之物。在它的附近有不少绳纹陶片、半圆形瓦当、明刀,这两处冶铁场可能也是创始于战国的。
二水利灌溉事业的发展
春秋战国间,各国已很注意水利的兴修,或者沿河建筑堤防,或者开凿运河。运河的开凿,水利工程的修建,不但便利交通,而且有利于农业生产的发展。当时各国政府继承过去政权的办法,把水利的兴修作为国家公共职务,设有“司空”等官职来管理(《荀子。王制篇》)。
堤防的普遍建筑
我国堤防的建筑起源很早,到春秋时代,黄河、济水等大河流旁已筑有部分堤防,例如黄河旁边局地有名堤上(今河南洛阳西南)的,济水旁边齐地有名防门(今山东平阴东北)的。战国时代堤防的建筑,比以前更普遍了,建筑的工程比以前更完固了。他们对于防止堤防的溃决,已有重要的经验,或者说“巨防容蝼,而漂邑杀人”(《吕氏春秋。慎小篇》);或者说“千丈之堤,以蝼蚁之穴溃”(《韩非子。喻老篇》)。魏国魏惠王时有个著名的大臣白圭(名丹),他不仅是个投机取巧的大商人,而且是个防止堤防溃决的专家。据说他经常巡视堤防,“塞其(蝼蚁的)穴”(《韩非子。喻老篇》),因为蚂蚁(特别是白蚁)在堤防作巢穴,经历一二十年后,巢穴扩大,堤防有空腔,就会被大水溃决,必须经常进行检查,挖塞所有的蝼蚁巢穴。白圭自己也曾夸言:“丹之治水也,愈于禹。”(《孟子。告子下篇》)
战国时代所建筑的堤防,规模也较前为大,在许多大河流上都已建筑有比较长的堤防。但是,战国时代已形成了七大国割据并列的局面,大国建筑大规模的堤防只是为了本国的利益,所谓“盖堤防之作,近起战国,壅防百川,各以自利”。当时齐和赵魏是以黄河为界的,赵魏两国的地势较高,齐国的地势低下,黄河泛滥时齐国所遭受的灾害就较严重,因而齐国首先沿着黄河建筑了一条离河二十五里地的长堤防,以防止黄河的泛滥。自从齐国沿黄河筑了长堤防,“河水东抵齐堤,则西迄赵魏”,使得黄河泛滥的水流冲向赵魏两国去,于是赵魏两国也沿着黄河建筑了一条离河二十五里地长堤防。从此,在黄河两岸,堤防间五十里宽阔地带,河水也就时来时去,当时黄河两岸,据说河水“时至而去,则填淤肥美,民耕田之。或久无害,稍筑室宅,遂成聚落。大水时至,漂没,则更起堤防以自救,稍去其城郭,排水泽而居之”(《汉书。沟洫志》载贾让奏言)。
战国时代各国大规模的建筑堤防,虽然“各以自利”,不免产生像孟子批评白圭“以邻国为壑”那样的弊害,但是对于本国人民生命财产的保障,对于农业生产的发展,是起了一定的作用的。因为堤防可以防止水灾,保护农业生产,还可以与水争地,开辟耕地。
《管子。度地篇》载有筑堤方法:“今甲士作堤大水之旁,大其下,小其上,随水而行。地有不生草者,必为之囊。大者为之堤,小者为之防。夹水四周(”周“原误作”道“),禾稼不伤。岁埤增之,树以荆棘,以固其地。杂之以柏杨,以备决水,民得其饶,是谓流膏。”这是一段有韵的经验之谈,被假托为管仲所说的。很明显这是春秋战国期间齐国沿黄河筑堤的经验。所说“地有不生草者,必为之囊”,是说遇到不生草的沙滩,筑堤防就得把泥土装在麻袋里堆积,用以防止堤防的泥土流失。所说“夹水四周,禾稼不伤”,是说堤防以内的耕田,四周要掘有水道间隔,使庄稼不受积水的
伤害。因为黄河夹带泥沙,河底不断积泥而升高,因而堤防要逐年增高,即所谓“岁埤增之”。堤上还要种植荆棘,夹种柏杨,使堤防牢固而不被冲决。
《度地篇》还讲到了常年保养堤防的方法,冬天要巡视,春天待农暇加以修补;遇大雨要设法防护,见到水的冲击要加固挡住。因为“浊水蒙壤,自塞其行”,“岁高其堤,所以不没也。春冬取土于中,秋夏取土于外,浊水人之不能败”。
所说“浊水”即指黄河之水,春冬雨季河水旱浅,可以从河中取土筑堤,
使河底加深,堤防加高;等到秋夏河水上涨,浊水流入就不致造成祸害。这
可以说是齐国长期治理黄河的主要经验。
特别值得我们提出的,就是当时所有沿大河的农民作了极艰苦的防泛工作,像我们前面所举的黄河沿岸农民就是例子。在这样艰苦的斗争中,在“起堤防”和“排水泽”方面,都取得了相当丰富的经验,使得水利工程的建筑技术不断提高。
运河的开凿和水利工程的兴办
公元前四八六年,吴国曾在邗(今江苏扬州西北)筑城,在长江淮河间
开凿运河,称为邗沟。从今扬州向东北穿凿到射阳湖(在今江苏淮安东南),
再经射阳湖到末口(在今淮安北五里)入淮(《汉书。地理志》江都县注、
《左传》哀公九年杜预注)。这是运河最早开凿的一段。公元前四八二年,
吴国又从淮河继续开一条运河通到宋鲁两国间,北面通沂水,西面通济水(《国
语。吴语》)。这条运河该即《禹贡》和《汉书。地理志》的菏水,它沟通
了济水和泗水,而泗水下流注入淮水,越淮水可以和邗沟相连接。这样就把
长江水系和黄河水系连结了起来。春秋末年吴国开凿这些运河,固然为了便
于争霸,有其政治上军事上的目的,但客观上也便利了交通和农业灌溉。
到战国时代,各诸侯国就开始专为农业灌溉而开凿运河。魏国在魏文侯
时,邺(今河北磁县东南邺镇)县令西门豹曾兴建“引漳水溉邺”的水利工
程,开了十二条渠,利用灌溉冲洗,使得含有过多的盐碱成分的“恶田”变
为能种稻粱的良田,成为改良土壤的典范。①魏国有个大湖泊叫圃田(在今河
南中牟西),是古代著名的大湖泊之一。公元前三六○年(魏惠王十年),
魏国曾在黄河、圃田间开凿了一条大沟(运河),使黄河的水流入圃田,又
从圃田开凿运河。公元前三三九年(魏惠王三十一年),魏国又从大梁的北
郭开凿大沟(运河)来引圃田的水(《水经。渠水注》引《竹书纪年》),
这是魏迁都大梁以后,在大梁周围开始兴修水利,就是鸿沟最早开凿的一段。
鸿沟是战国时代陆续开凿成功的,是当时中原大规模的水利工程。鸿沟的主
于,从今河南荥阳以北,和济水一起分黄河的水东流,经过魏都大梁(今河
南开封)折而向东南流,经过陈的旧都(今河南淮阳),在今沈丘附近注入
颖水,而颖水下流注入淮水。这样就沟通了黄河和淮水的交通。另有丹水成
为鸿沟的分支,从大梁东流直到彭城(今江苏徐州)注入泗水。又有睢水从
①《史记。河渠书》曾说:“西门豹引漳水溉邺,以富魏之河内。”褚少孙所补《史记。滑稽列传》说:“西门豹即发民凿十二渠,引河水灌民田,田皆溉。”《吕氏春秋。乐成篇》则说这个工程是魏襄王时邺令史起修建的。建成之后,“民大得其利,相与歌之曰:”邺有圣令时为史公,决漳水灌邺旁,终古斥卤生之稻粱。‘“
大梁以南从鸿沟分出东南流,经过宋都睢阳(今河南商丘东南),经今安徽宿县、江苏睢宁以北,注入泗水。更有……水也从大梁以南从鸿沟分出东南流,经过蕲(今宿县南)而注入淮水。这些河流的设计开凿疏通,显示了当时水利工程技术水平的进步。它充分利用了这片平原东南比较低下的地势,构成了济、汝、淮、泗之间一套水道交通网。这是战国前期魏国大兴水利的结果,既便利中原地区的交通,又利于发展农业生产和商业交换。此外,其他中原诸侯国所开凿的运河也很多。
①
这时不仅中原和南方地区,从关中到巴蜀,比较大型的水利工程也兴办
起来了。公元前三六○年,魏国瑕阳(今山西临猗西)人曾从岷山(即蒙山,
在今四川芦山北)开导羌地的青衣水,使东和沫水(今大渡河)相合,到今
四川乐山入于岷江(《水经。青衣水注》引《竹书纪年》)。这是受到魏国
兴修水利的影响,蜀国聘请魏国水利专家前往进行水利建设,因而魏国吏官
特为记载。
最著名的水利工程,要算是岷江水利工程了。岷江沿途高山深谷,水流湍急,每年夏秋,水量骤增,灌县以下常要泛滥成灾。秦昭王时,蜀郡守李冰①,是个杰出的水利专家,他总结了过去治水的经验,因势利导,兴修了这个把水害改变成为水利的工程。相传在李冰主持下,在今灌县西边的岷江中凿开了与虎头山相连的离堆,在离堆上游修筑了分水堤和湃水坝,把岷江分为郫江(即内江)和检江(即外江)两支,并筑有水门调节两江水量②,从此把岷江的水流分散,既可免除泛滥的水灾,又便利了航运和灌溉,使成都平原成为“天府之国”。由于堤岸修筑在沙和卵石冲积根深的河床上,不容易修筑永久性的堤岸,于是因地制宜,创造了用竹笼装满卵石、累叠成分水堤的方法,使堤岸能够经受洪水冲击的考验。③这个“穿二江成都中”的水利工程(《史记。河渠书》、《华阳国志。蜀志》、《水经。江水注》),就是目前都江堰水利工程的开端,二千二百多年以来一直有着巨大的灌溉效益。
其次要数到秦的郑国渠了。在秦始皇统一六国前,韩国企图
减轻秦国的军事压力,派了水工名叫郑国的,进说秦国使用人力,修建引泾水灌溉的水利工程。从仲山(今陕西泾阳西北)引泾水向西到瓠口(即焦籆泽)作为渠口,利用西北微高、东南略低的地形,沿北山南麓引水向东伸展,经今三原、富平等县,穿过许多纵流的小河,从今大荔东南①,注入洛
①《史记。河渠书》说:“自是之后,荣阳下引河东南为鸿沟,以通宋、郑、陈、蔡、曹,卫,与济、汝、淮、泗会。于楚,西方则通渠汉水、云梦之野,东方则通鸿沟江、淮之间。于吴则通渠三江、五湖。
于齐则通灾、济之间。“这些沟渠都是春秋战国时代各国先后所开凿的。
①据《史记正义》引《风俗通》,李冰为秦昭王时人;而《华阳国志》卷三《蜀志》认为李冰是秦孝文王时人;《水经。江水注》从《风俗通》之说。据《史记。河渠书》和《华阳国志》,李冰尚有“解沫水之害”的水利工程;据《华阳国志》,李冰更有疏通文井江(即今邛水)和洛水的工程。
②宋人《堤堰志》说:“蜀守李冰凿离堆、虎头,于江中设鼻七十余丈,……指水一十二座,大小钓鱼护岸一百八十余丈,横潴洪流,以分岷江之水。”见《蜀中广记》、《灌江备考》等书所引。
③据《元和郡县志》记载:犍尾堰(即都江堰)“李冰作之以防江决,破竹作笼,圆径三尺,长十丈,以石实之,累而壅水。”
①郑国渠故道久已淤塞,关于它的流经路线,存在不同的说法。杨守敬《嬴秦郡县图》和《前汉地理图》
水(即北洛水),称为郑国渠。这样把许多纵流的小河如冶谷水、清水等截断,引向灌溉总渠中,小河的水就成为灌溉的水源(详见《水经。沮水注》)。
郑国渠全长三百多里,灌溉田亩四万余顷。相传人们利用泾水含沙而有肥效的特点,在一段平坦河床下游,利用木料筑成圆凛,填进巨石,成为“石囷”,用大量“石囷”排列成堰骨②,使泾水到此减低流速,沉淀部分粗沙,引进细沙入渠,既可用来灌溉,又可冲压、降低耕土层中的盐碱含量,收到改良土壤的效果,从而使每亩(相当于今零点七四亩)增产到一钟,即六石四斗(每斗相当于今二升)。从此关中成为沃野,常获丰收。
战国前期的魏国和战国后期的秦国,开凿运河,兴修水利,主要用以灌溉农田,同时也有助于促进水上运输,这对生产的发展有很大的作用。魏国在战国初期、秦国在战国后期所以会富强,这也是原因之一。
运河开凿工程技术的进步
春秋战国间运河开凿工程的发展,是和当时开凿运河工程技术的进步分不开的。这时运河开凿工程技术的进步,一方面由于冶铁技术的进步,出现了比较锋利的铁工具。这些铁工具既然提高了开凿河道的工作效率,也便利了开凿技术的改进,不仅可以大规模地挖掘泥土,开凿运河,而且可以把阻碍水流的小山的岩石凿平。一方面由于农民在水田的水利灌溉上取得了不少的治水经验,并且已经创造了调节水利的方法。
春秋战国间著作的《考工记》,曾经列举出当时农田大小沟渠不同的名目,有所谓“浍”(大沟)、“洫”(中沟)、“遂”(小沟)、“s”(田间小沟)等(《考工记。匠人》)。人们不仅知道修筑沟渠和堤防都必须依据地势,而且懂得采取一再改变水流方向的方法,可以增加水速,把静水输送到远地;水流方向改变,增加水速,水的冲击力量加强,可以利用这个原理作深渊。①这时运用沟渠来调节水利的方法已相当进步,人们不但注意水的流通、水的蓄藏,还注意及时地调节水量。《荀子》曾经指出“司空”这个官职的具体任务就是“修堤梁,通沟浍,行水潦,安水藏,以时决塞”,要做到“岁虽有凶败水旱,使民有所耕耘”(《荀子。王制篇》)。当时对于农田水利的调节是采用了这样的方法:用潴(池塘)来蓄水,用防(堤防)
来防泛滥,用沟来流通水,用遂来均匀各块田间的水,用列(即s)来留住必要的水,用浍来泻去多余的水,即所谓“以猪(潴)蓄水,以防止水,以沟荡水,以遂均水,以列舍水,以浍写(泻)水”(《周礼。稻人》)。这些水田的水利工程和调节水利的方法,大规模地运用起来,也就发展了大规
所画郑国渠,从今泾阳、三原、高陵以北,转而折向东北,过蒲城、白水以西,从白水县以北进入洛水。
这是不符合地理形势的。蒲城、白水地势远比泾阳、三匣、高陵为高,渠水不可能由低处流向高处。《史记集解》引徐广说:“出冯翊怀德县。”怀德县在今大荔东南。这样渠水由西北流向东南,是比较合理的。
②《重修泾阳县志。水利志》说:郑国“来至秦北山之下,视泾河巨石磷磷,约三四里许,泾水流注其中,湛以作堰。于是立石囷以壅水,每行用一百余囷,凡一百二十行,借天生众石之力,以为堰骨;又恃三四里许众石之多,以堰势,故泾水至此不甚激,亦不甚浊。”
①《考工记》:“凡行奠水,磬折以参伍。”郑注引郑司农云:“‘奠’读为‘停’,谓行停水沟,形当如磬,直行三,折以五,以引水者疾焉。”《考工记》:“欲为渊,则句于短。”郑注:“大曲则流转,流转则其下成渊。”
模的运河开凿工程技术。这时运河开凿工程的技术,和堤防建筑工程的技术
一样,是人民由于生产和生活上的需要而创造出来的。
这时运河开凿工程的技术,总的说来,不外乎下列四项:
第一,利用附近原有的湖泊作为水库。从春秋末年起一直到战国时代,多数运河的开凿都利用附近原有的湖泊作为水库。吴国所开凿的邗沟,是利用射阳湖作为其水库的。吴国所开凿的菏水,又是利用菏泽作为水库的。魏国所开凿的鸿沟,是利用圃田泽作为其水库的。秦国所开凿的郑国渠,是利用焦籆泽作为其水库的。这样的利用附近原有的湖泊作为水库来开凿的方法,在不能用人力大规模兴建水库前,应该是水利工程中比较进步的方法。
第二,调节水量的“水门”的建设。《华阳国志》载李冰所建设的都江堰水利工程,“旱则引水浸润,雨则杜塞水门”。这类水门的建设,在当时已很普遍。当时所开凿的运河和湖泊的接连处,都设有水门来“安水藏,以时决塞”。所以《荀子》把“安水藏,以时决塞”作为“司空之事”。当汉代汴渠决口时,据说其“水门故处皆在河中”(《后汉书。王景传》),可知鸿沟原来也是设有水门的。水门的建设,对于水量的调节起着重大的作用,这也是治水工程中的一大进步。
第三,在中流作“堰”方法的运用。李冰在兴建都江堰工程时,曾经在今灌县西的岷江中流建筑大堰,扼住了岷江的咽喉,使水分向左右流,即《华阳国志》所谓“壅江作堋”,《水经。江水注》所谓“壅江作堋,堋有左右口,谓之湔堋”。就是现在都江堰的内外金刚堤,使岷江经此分为内江、外江,从而提高水位,并使内外江水量相当稳定。还设有内外江纵横的“马槎”,用以控制内外江的水量。当时采用这种“中流作堰”方法的,不止都江堰一处,所有沟渠工程常常采用这个方法。孟子曾说,“今夫水,……激而行之,可使在山”(《孟子。告子上篇》),正是由于当时治水有作堰“激而行之”
的方法,孟子才会这样说的。而且作堰的方法,能够因地制宜,都江堰用竹笼装满卵石筑分水堤,郑国渠用“石囷”列成堰骨,取材不同,方法一致。
第四,淤灌压碱方法的创造。郑国引用泾水作渠,“用注填阏之水,溉泽卤之地”(《汉书。沟洫志》)①。就是利用“石囷”作堰,使泾水流速变慢,沉淀部分粗沙,引进具有肥效的细沙入渠,用来灌溉含有盐碱的耕土,可以起冲压、降低耕土中盐碱含量,改良土壤和增加肥力的作用。
①《汉书。沟洫志》颜注:“注,引也。‘阏’读与‘淤’同,……填阏,谓壅泥也。言引淤浊之水,灌碱卤之田,更令肥美。”
三粮食作物、桑、麻以及漆园、果园的分布