明代我国农业科学及水利工程技术在宋元基础上继续有所发展，主要表现在诞生了我国古典农业科学史上最完备的一部总结性杰作——《农政全书》以及明代经济作物种类的增多、水利工程的兴建和水利技术著作的翻译等。

明代出现的农书有130多种，其中以徐光启的《农政全书》最负盛名。

徐光启《农政全书》手稿

徐光启极其重视数学、水利、农业等方面的科学研究，取得了许多成果，《农政全书》是其中之一。该书在徐光启生前尚未整理编排完毕，徐光启死后由当时著名学者陈子龙于崇祯十二年（1639年）整理刻印刊行。《农政全书》分为12目，60卷，共60多万字，其中约有50万字采自众家农著，约6万字得自徐光启的科学研究和实验新成果，故陈子龙称它是一部“杂采众家，兼出独见”[38]的科学巨著。

《农政全书》中徐光启“兼出独见”的部分，反映了农业科学技术在明代末期所达到的先进水平。在垦田与水利方面，徐光启主张治水与治田相结合，以改变东南产粮、西北（黄淮地区）漕运的生产格局。为此，他认为应将黄淮之水用以发展北方农业，所以在《农政全书》及当时的一些奏折里提出了发展北方水利、开垦北方荒地的建议。为了证实北方生产粮作物的潜力，徐光启在天津屯田时制造水具，试种水稻，都获得了成功。而在此之前，宋人认为在北方种稻是不可能的。在棉花栽培技术方面，徐光启总结出植棉的要领是：“精拣核，早下种，深根短干，稀科肥壅。”他解释在上海一带植棉提前播种的道理：“吾吴滨海，多患风潮（夏秋的台风带涨潮），若比常时先种十许日，到八月潮信，有旁根成实数颗，即小收矣。”[39]早种虽可防风潮之灾，但却易受害于春寒，徐光启探索出的避免春寒伤苗的办法是：“于旧冬或新春初耕后，亩下大麦种数升。临种棉，转耕，并麦苗掩覆之。麦根在土，棉根遇之即不畏寒。麦兼四气之和，故性能（耐）寒也。用此法可先他半月、十日种。”[40]在备荒一事上，徐光启认为“预弭为上，有备为中，赈济为下”。所谓“预弭者，漕河筑堤，宽民力，祛民害也；有备者，尚蓄积，禁奢侈，设常平，通商贾也”[41]。徐光启还积极提倡普及高产作物以备荒，他在提及蚕豆时说：“蚕豆，百谷最为先登，极救农家之急，蒸煮代饭，炸炒供茶，无所不宜。且蝗所不食，藏之数年，虫亦不蛀，诚备荒佳种也。”[42]当时甘薯刚刚传入闽广一带，徐光启千方百计将它引种到上海，试种于田中，获得成功。为了推广甘薯这种高产备荒作物的种植，他编写《甘（薯）疏》刻印出版，介绍甘薯的优点和引种办法。在南种北移、北种南移的探索上，人们普遍相信芜菁南移两年后其根变小成为菘菜的旧说，徐光启通过在上海试种芜菁三四年后也未变种的事实告诫人们不可相信传闻，并指出产生这种传闻的原因：“北人种菜，大都用干粪壅之，故根大；南人用水粪，十不当一。又因在新传得芜菁不肯加意粪壅；二三年后，又不知择种，其种安得不小？”[43]说明芜菁南传后其根变小在于人为，并非在于风土不利。在植桑养蚕上，徐光启的实验结论是养蚕必须要叶干勤替，为此南方养蚕须多种早桑，勤施肥，保证桑叶在梅雨之前收获；北方无梅雨，也适宜种桑养蚕。在种植选种上，《农政全书》强调“择种为第一义，种一不佳，即天时、地利、人力俱大半弃掷矣”[44]。指出选种之法是：“宜簸扬，或淘汰，或导择，取其最粗而圆满者种之。”[45]徐光启提倡发展经济作物如乌桕、女贞树等，他指出：乌桕子外白穰压取桕油，可造蜡烛；子中仁压取青油，可以燃灯，涂发变黑，又可入漆，可造纸用，用油之外，其渣仍可壅田，可代柴用：其叶可染黑色；其木可削板刻书及雕造器物。他指出：女贞树寄生白蜡虫（蚧科），取之可制成白蜡，亦有很高的经济价值。所以乌桕、女贞树等“其利济人，百倍他树”[46]，应广为种植。

《农政全书》中还记述了徐光启对白蜡虫和蝗虫的研究。他是我国历史上详细记述白蜡虫生活习性和蝗虫生活史的第一人。

由于商品经济的发展，明代经济作物的产区、种类都有增加，技术得到进一步提高。中国古代经济作物中与纺织业密切相关的棉花、桑、麻等在明代发展较为迅速。棉花种植已“遍布于天下，地无南北皆宜之，人无贫富皆赖之”[47]。主要产棉区长江三角洲、东南沿海及黄河中下游地区，很多农民都改以植棉为主业。在棉花浸种、播种、施肥以及间苗、掐尖等生产技术上，也已总结出不少经验。

在桑麻的种植方面，江苏、浙江一带及四川的阆中等地，都是这时期桑麻发展较兴旺的地区。为了增加桑叶的产量，一些地区采用桑树密植法，徐光启《农政全书》还提到过南方与天争时的桑树速成栽培技术：“多种早桑，壅得肥，养得早，叶便可早成，脱了梅天也。”[48]在养蚕技术上，一些地区总结出了培育优良蚕种和防治蚕病的经验，如宋应星的《天工开物·乃服》介绍说：“今寒家有将早雄配晚雌者，幻出嘉种”，又言“若将白雄配黄雌，则其嗣变成褐茧”。早雄配晚雌即是将一化性蚕的雄蛾和二化性蚕的雌蛾杂交，使蚕种变异，育出合乎需要的新蚕种。同样，将黄茧蚕蛾和白茧蚕蛾杂交后，育出的下一代是褐茧蚕蛾。关于病蚕的发现，《天工开物·乃服》“病症”条指出：“凡蚕将病，则脑上放光，通身黄色，头渐大而尾渐小。并及眠之时，游走不眠，食叶又不多者，皆病作也。”必须“急择而去之，勿使败群”。这种根据蚕体变态、行为反常和食欲不振来判断病蚕，并及时将它淘汰以免传染蔓延的做法，是符合科学原理的。

我国是世界上最大的生产柞蚕丝的国家。明代山东蚕农已有了一套比较成熟的放养柞蚕的方法，无论是椒树、桑树、柘树还是椿树、樗树，皆可放养柞蚕。

明代新引进的经济作物有烟草、落花生等。烟草在16世纪时经由吕宋传入我国，当时被称作“淡巴菰”，初在闽广一带种植，明末已流传到北方及云贵地区。落花生原产南美洲巴西地区，约在15世纪晚期或16世纪早期传入我国东南沿海一带后又逐渐北传，从此在我国又增加了一种新的油料作物。

在粮食生产方面，除了前面提到的北方试验种稻、引进高产作物甘薯等外，我国在16世纪初还引进了玉米。玉米的原产地在美洲，因其产量较高，又适宜旱地种植，故传播甚速，至明末，河北、山东、河南、陕西、甘肃、江苏、浙江、安徽、福建、广东、广西、云南等省都有种植。

明代在水利工程技术方面，较有成就的是治理黄河、疏浚大运河及改造盐碱洼地为水田几个方面。

《河防一览图》（局部）

黄河自古泥沙较多，至明清愈甚，故多生水患。明中叶，潘季驯受命治理黄河，取得了不小成就。潘季驯（1521—1595年），字时良，号印川，浙江吴县人。潘季驯在治河工作中通过对黄河水文情况的研究认为：“水分则势缓，势缓则沙停，沙停则河饱”，“水合则势猛，势猛则沙刷，沙刷则河深。”[49]因此，他一反传统的治河当分流的理论，提出“筑堤束水，以水攻沙”的治河新策，并围绕此策制定了“塞决口”、“筑堤防”、“复闸坝以防外河”、“创滚水坝以固堤岸”、“止浚海工程以省靡费”[50]等具体治河措施。从万历六年（1578年）夏季到次年十月，指挥数十万民工在黄河中下游地区修筑了缕堤、遥堤及各类堤堰共数千里，使下游河段得到了较好的治理。

元代在山东境内开凿的大运河会通河河段由于地势较高，水源不足，给航运带来很大困难。明永乐年间，工部尚书宋礼在整修会通河河道时采纳了一位老船工白英的建议，在运河附近地势较高的汶河修筑一座横亘5里的拦水坝，并开新渠把汶河水引到大运河地势最高的南旺，又把一些水泉疏浚引到南旺，然后由南旺向南北分流，六分北注，流经150公里到达临清，为调节地形坡度造成的水位差，又在这一段设置了17座水闸；四分南流，流经200公里到达徐州，在这一段设置了21座水库水闸；在南旺的南北两头与运河交界处也各设一座水闸。这样，“闭诸北闸则南流，闭诸南闸则北流”[51]，便利了运河的通航。此外，明代还在鲁桥（今济宁东南）以南至淮南地区，陆续开凿了一些新河段，以避免黄河水患的威胁。

明代地方性水利工程建设比较多，如万历年间汪应蛟在天津附近引水灌溉滨海盐碱荒地，整治出大片水田，每亩可收水稻四五石。又有海瑞等人先后主持疏浚淞江及附近其他河道，使苏淞一带土地皆成沃壤。

徐光启在研究农业科学的同时，也关注着水利事业的发展。他早年曾写过《量算河工及测验地势法》、《漕河议》等文，主张以科学的大地测量作为治河及兴建水利工程的依据。后来，徐光启与意大利传教士熊三拔合译出《泰西水法》六卷，介绍西洋水利技术。《泰西水法》内容，《四库全书总目提要》将其概括为：“一卷曰龙尾车，用挈江河之水；二卷曰玉衡车，附以专筩车，曰恒升车，附以双升车，用挈井泉之水；三卷曰水库记，用蓄雨雪之水；四卷曰水法附余，皆寻泉、作井之法，而附以疗病之水；五卷曰水法或问，备言水性：六卷则诸器之图式也。”该书的中译，对明末及清代农田水利事业的发展有一定贡献，它的主要内容已被录入《农政全书》的《水利》一目之中。另外，在《农政全书》的《水利》目中，还有《西北水利》、《东南水利》、《浙江水利》、《灌溉图谱》、《利用图谱》等专门讨论水利问题的内容。