中国是世界农来的重要起源地之一。古史中关于神农氏始播百谷、发明耒耜等农具的传说，实际上告诉我们：在过去一个非常遥远的年代，我国的农业就产生和确立了。这个年代的确很早，河北磁山和河南新郑裴里岗等新石器时代遗址中发掘出的农业工具和谷物遗存向我们证明，我国的农业有着近万年的发展史。
中国古代一直以农立国，古语常说“民以食为天”，因此历代对农业生产的发展都是十分重视的。商代甲骨文中，就有许多关于农事的卜辞，内容涉及农作物的生长、天气的晴雨、收成如何、粮食储藏等等。其中出现了稻、禾、稷、粟、麦、来(大麦)等农作物名称，还有畴、疆、甽(圳)、井、圃等土地整治的文字，说明当时的农业已经达到相当高的水平了。周人的祖先后稷，传说是夏代的农官。他们很早就是一个经营农业的部落。从金文、《尚书》、《诗经》等古文献中的零星记载，我们知道周代在耕地整治、土壤改良、作物布局、良种选育、农时掌握、除虫除草等农业技术方面都有了初步发展，精耕细作技术已在其中萌芽。
春秋战国时期，铁犁和牛耕的出现，以及农田水利事业的发达，标志着我国传统农业的真正到来。当时的耕作制度已从休闲制向连种制过渡，深耕、熟耘技术逐渐普及，田间施肥日益受到重视，人们更加强调良种的选育并提出了良种选育的标准；另外，当时对“农时”、“地宜”以及病虫害防治的认识也越来越深入。所有这些，说明我国传统农业的精耕细作的生产技术体系在这一时期已开始形成。随着农业生产技术的进步，我国的农学研究也开展起来。到战国时期，重农思想已经形成，并且深入人心。在诸子百家的著作中几乎都可以找到重农言论以及相关的农学知识的记述。当时形成的众多学派中，有一个学派被称为“农家”，是一个专门研究农业政策和农学知识的学术团体。我国最早的农学著作《神农》、《野老》等就是他们的作品。但是，这一时期的农学著作现在都已失传，我们所能见到的只有《吕氏春秋》中的《上农》、《任地》、《辩土》、《审时》四篇。《上农》专讲怎样以政治措施保证农民及时地从事农业生产操作，强调农业是政治安定的首要因素。《任地》指出了利用土地的原则。内容涉及水旱地利用、盐碱土改良、耕作保墒、防除杂草、株行距、植株健壮、产量和出米率、子粒品质等，至今仍是人们所关心的农业生产中的最基本的问题；还讨论了正确处理土壤坚硬与柔和、休闲与连种、贫瘠与肥沃、紧密与疏松，潮湿与干燥等矛盾关系的原则，以及及时耕种的重要性。《辩土》和《审时》实际上是对《任地》所提出的问题做了具体回答，前者阐述了针对性质不同的土壤，如何在耕种时间上做不同安排，以及耕作不良、不及时和整地不得法的弊害，还谈到庄稼的合理布局对生长的影响；后者则论述了操作及时与不及时对作物各方面的影响，做了一个总结性的比较。《吕氏春秋》中的这四篇合起来，已经是一套完整的农学论文，它们中的农本思想和相关政策，以及从天时、地利、人力几方面论述的一整套具体农业生产技术，已经形成了一个体系，成为中国传统农学的奠基石。
秦汉魏晋南北朝时期，北方黄河流域的农业生产虽然时常遭到战争的破坏，但仍在继续向前发展，是当时全国农业的先进地区。农业生产除粮食作物外，经济作物、园圃业、林业、畜牧业、蚕桑和渔业都获得了长足的进步，牛耕在西汉中期以后已普遍使用，并逐步推向全国；我国传统农具的许多重大发明，如耦犁、耢、耙、耧车、风扇、转磨、翻车等，都在这时出现了。到魏晋南北朝时期，北方旱地农业精耕细作技术体系已经形成，其具体表现是：在种植制度上形成了丰富多样的轮作倒茬方式；在耕作技术上则以抗旱保墒为中心，形成耕—耙—耢—压—锄相结合的耕作系统，并出现了“代田法”和“区田法”等特殊抗旱丰产方法；施肥改土更受重视，出现了穗选法和类似现代混合选种法等选种技术，并培育出许多适应不同栽培条件的品种。与农业发展相对应，这一时期，中国农学也进入了成熟阶段。据《汉书·艺文志》“农家类”载，西汉的农书有《董安国》、《汜胜之书》、《蔡葵》等。除此以外还有一些在当时不被视作农书的著作，如《相六畜》、《神农教田相土耕种》、《种树藏果相蚕》等，也应算作农书。整个汉代约有十几种农书，但大部分失传了，只有《氾胜之书》和东汉崔寔〔shi石〕的《四民月令》的一些零星残篇通过后世文献的引用保存到了今天。《氾胜之书》已具有完整的农学思想体系。书中总结了农业生产上及时耕作、土地的利用和改良、施肥、保墒灌溉、及时中耕除草、及时收获六个基本环节的理论和技术问题，将农作物栽培的全过程当作一个有机的整体加以研究；同时，又对粟、麦、大小豆等十几种农作物从选种、播种、田间管理、收获和贮藏等方面分别加以论述。这两方面相当于后世农书的农作物栽培的总论和各论。《氾胜之书》对农学的论述要比《吕氏春秋》中的四篇更为准确、深刻和丰富，它的出现是我国农学进入成熟阶段的一个重要标志。《四民月令》是按每年的12个月和节气的先后，安排应该进行的农事操作以及手工业和商业经营等事项。该书在农学上的贡献主要是开创了农书写作的一种比较好的新体裁，后世农家月令类型的农书都源于它。在《四民月令》完成近400年后，出现了《齐民要术》。其间也有一些关于畜牧和种植方面的著作，留传下来的有《竹谱》和《南方草木状》，但这些著作对于农学来说，远不及《齐民要术》重要。北魏贾思勰的《齐民要术》是我国现存最早和最完整的农学名著，是农学发展史上的一个里程碑。该书对公元6世纪以前北方旱地农业生产技术的总结和阐发全面、精到，对后世农书的写作有极大影响，因此为中外农史研究者所推崇。
此后的唐、宋、元时期，我国的农学得到了全面发展。这一时期的一个显著变化是南方农业的发展和全国经济重心的南移。从唐代中期开始，南方农业已表现出迅猛发展的势头。唐代晚期南方水田已普遍使用先进的曲辕犁(又叫江东犁)，元代又发明了中耕用的耘荡，于是形成了耕—耙—耖〔chao吵去声〕—耘—耥〔tang汤〕相结合的水田耕作体系；还有秧田移栽、烤田、排灌、水旱轮作稻麦两熟复种制的逐渐普及，以及讲究的积肥和用肥、作物地方品种的大量涌现。这些技术成就，标志着南方水田精耕细作技术体系的形成和成熟。唐、宋、元时期农业发展的另一表现是农作物品种极大丰富。当时棉花已传入长江流域，油料作物更加多样化，种蔗和种茶已发展成农业生产的重要部门，蔬菜和果树种类大大增加，作为园艺业分支的花卉栽培也十分兴盛。另外，畜牧和渔业也有了巨大发展，如青、草、鲢、鳙“四大家鱼”的养殖以及将野生金鲫鱼培育成观赏的金鱼都出现于这一时期。这一时期的农学著作有以下几个特点：1.著作的种类空前增多。据统计，从战国至唐以前的近1400年中的农书总计为30多种，而这一时期近800年中的农书总计则有170多种，增加了四倍半还多。2.除了综合性农书继续发展外，专业性农书大量涌现，涉及蚕桑、茶、花卉、果树、蔬菜、农具、作物品种等各方面，占当时农书总数的一大半，反映了农学分科研究在这一时期，特别是宋、元时期十分发达。其中不少专业农书具有开创性和较高的学术价值。3.出现了反映江南农业生产知识的和南北兼顾的综合性农书，不少专业性农书也记述了南方作物。在唐代的农书中，武则天时撰写的《兆人本业》(公元686年)是我国第一部官修农书(已佚)；陆羽的《茶经》是我国也是世界上最早的茶叶专著；晚唐韩鄂的《四时纂要》兼采字书、综合性农书和农家月令书之所长，重视对农业生产技术的记述，如种茶树、种菌子、养蜂以及多种药用植物栽培的技术都是中国最早的记载；唐末陆龟蒙的《耒耜经》既是一部最早专论农具的书，也是首次涉及江南农事的著作；另外，唐代的《司牧安骥集》是我国现存最古老的兽医专著。宋代的统治者对农业生产相当重视，真宗年间曾令朝臣编撰了《授时要录》。类似的官修农书还有《大农孝经》、《本书》等，但都已散失。南宋陈旉〔fu夫〕的《陈旉农书》是现存最早反映江南农业生产的一部典型的地方性农书。该书从农业生产全局出发，农业经营和生产技术并重，突破了以前农书侧重耕作栽培技术的传统形式。另外，书中还第一次用专篇记述土地的利用、耕牛的饲养管理，并首次把蚕桑作为农书的重要部分来处理。南宋时还出现过一种描绘农业生产过程的《耕织图》，包括耕图21幅，织图24幅，每幅图附诗一首。该图虽已失传，但它以图配文的形式却对后来王祯《农书》和《天工开物》等著作有启发作用。除了以上几部农书外，宋代种类最多的是专业性农书，如蔡襄的《荔枝谱》、秦观的《蚕经》、陈玉仁的《茵谱》等，都是有关方面现存最早的专著；又如，韩彦直的《桔录》是中国也是世界第一部系统总结柑桔栽培技术的专著，陈翥的《桐谱》也是中国和世界上最早的泡桐专著，二书都有着很高的学术价值。另外，宋代的花卉专著也很多，有20多种，著名的有欧阳修《洛阳牡丹记》、王观《扬州芍药谱》、陈景沂《全芳备祖》、刘蒙《菊谱》、王贵学《兰谱》等，它们反映了宋代在花卉栽培上取得的重大成就。元朝虽然建国不足百年，但由于统治者大力提倡农业，并设置司农司推广和奖励农业生产，所以在短时间内却留下了三部较好的农书。第一部是《农桑辑要》，是我国现存最早的官修农书，是司农司所编。该书的特点是体系完备、资料丰富、规模较大、注重实用；蚕桑部分受到特别重视，约占全书三分之一；书中大力提倡向黄河中下游地区推广苎〔zhu住〕麻、棉花，除详述相关技术外，还对阻碍作物传播的唯风土论进行了批驳。《王祯农书》是元代第二部重要农书，它第一次兼论南北水旱田的农业生产技术知识，比以往农书更具有整体性和系统性。元代的第三部重要农书是维吾尔族鲁明善撰写的《农桑衣食撮要》，这是现存农家月令式农书中最好的一部。
明清时期，社会长期统一安定，有利于农业生产的发展。然而农业的发展大大促进了人口的增长，所以人多地少成为明代、特别是清代社会的一个重要问题。当时解决的办法主要有三个，一是千方百计开垦新地；二是引进推广新作物和高产作物；三是依靠精耕细作传统，提高土地利用率和单位面积产量。这些促使我国传统农业继续深入发展。意义特别深远的是在长江三角洲和珠江三角洲地区出现了堤塘综合利用的生产方式，它是现今“立体农业”或“生态农业”的先河。明、清时期，中国农书的种类和数量是历史上最多的，又因为距离今天时间比较近，也是现存农书最多的。《中国农学书录》著录历代农书总计为541种，而明清时期就有329种，占60%，即相当于以前1000多年农书总数的一倍半。明清时期有两部大型的综合性农书，一部是明末徐光启的《农政全书》，另一部《授时通考》，是清朝乾隆皇帝下令编写的中国历史上最后一部大型综合性官修农书，但该书除了大规模汇辑前人资料外，并无新颖之处。明清时期的专业农书向着种类更多、内容更专更细的方向发展，如《龙眼谱》、《水蜜桃谱》、《桑志》、《鸡谱》等，都是专记某一种动植物；又如专门讨论区田的著作就有《区田编》、《教稼书》等十多种。一些专业农书在学术史上有重要价值，如明代《元亨疗马集》为兽医经典；明黄省曾《养鱼经》是现存最早的养鱼专书；明朱橚〔su肃〕《救荒本草》是最早的救荒植物专著；另外，《治蝗考》、《治蝗全书》等治蝗专书，在当时也有着重要的实用价值。这一时期地区性农书也很多，如《沈氏农书》(湖州)、《梭山农书》(江西奉新)、《齐民四术》(江淮)、《三农记》(四川)、《浦泖〔mao卯〕农咨》(江苏)、《马首农言》(山西新阳)，等等，这些农书对当时当地的农业生产都有参考、指导的作用。
《齐民要术》
北魏贾思勰撰写的《齐民要术》是中国现存最古最完整的大型综合性农书，也是世界上第一部涉及多方面知识而被完整保存下来的农学巨著。贾思勰是山东益都人，曾做过高阳郡(今山东临淄县西北)太守。他是一位具有我国传统“农本思想”的地方官员，这一点从他写的这部农书的书名中就可以看出来。中国古代，统治者为了加强封建统治，将老百姓按与封建国家的关系编定户籍，叫“编户齐民”。《齐民要术》的意思就是老百姓谋生的主要方法。
《齐民要术》全书10卷，共92篇。书首有贾思勰的自序。在序中，他首先列举了经史中许多教训和故事，说明农业生产的重要性，并指出他写本书的目的就是教育大众和家人务农的道理。其次，指出本书的资料来源，“采捃〔jun俊〕经传，爰及歌谣，询之老成，验之行事”，即摘录古今书籍，搜集口头传说、民谣、谚语，访问有经验的老农，并亲身实验。现代研究证明，本书确实搜集了大量资料，其中谚语和歌谣有30多条，征引古代和当代著作160种。像《氾胜之书》、《四民月令》等北魏以前的农业科技资料都赖此书得以保存。按照贾思勰的设计，该书的内容从耕种操作起，到制造醋和酱，凡与农家生活有关的都要包括。因此全书内容为：卷一，垦荒、整地一篇，收种一篇，种谷一篇；卷二，各种粮食、纤维、油料作物的栽培种植13篇；卷三，蔬菜作物的栽培14篇，其中“杂说”一篇；卷四，木本植物栽培总论二篇，各种果树栽培共14篇；卷五，材用树木和染料植物等11篇；卷六，家畜、家禽和养鱼共六篇；卷七和卷八上半，酿造酒、酱、醋、豉等共11篇；卷八下半和卷九，食品加工、保存和烹调共17篇，另有制胶和制墨二篇；卷十，“五谷、果蓏〔luo落〕、菜茹非中国物产者”一篇。
《齐民要术》在学术上的成就和贡献在于系统总结了公元6世纪北方旱地农业科技知识，特别着重总结了《氾胜之书》后北方关于精耕细作的新经验、新成就。因此，该书的出现实际上标志着北方旱地精耕细作体系的成熟。
贾思勰继承了我国农学注重天时、地利、人力三要素的传统。他在《齐民要术》中指出：“顺天时，量地利，则用力少而成功多。任情返性，劳而无获。”清楚地论述了我国古代因时制宜、因地制宜的先进农业生产思想。根据这一思想，书中把农业操作的时间，按照不同作物分为上、中、下三时，又将土地所宜分为上、中、下三等，认为同一种作物因地方的不同和时间的不同，播种也应有所不同。这是符合科学实际的。
《齐民要术》总结的主要是北方旱地耕作的经验。而北方干旱少雨，如何平整土地，恰当地保持土壤的水分，也就是保墒，是保证农作物生长的重要一环。《齐民要术》提出了一系列精耕细作的技术原则。如强调秋耕的重要性，并认为初次耕地要深，再次耕地时要浅，耕地时要选择土壤湿度适当的时机等。又如耕地后把地耱〔mo陌〕平，中耕除草，可以防旱保墒，以及抢墒播种等经验，也是由贾思勰总结出来的。
为了合理地利用土地和改良土壤，达到“用地养地”的目的，我国很早就出现了换茬轮作、复种等耕作方法。轮作、复种，就是依据作物的不同特性，在同一块田中每年换种不同的作物。如种谷用瓜茬，是因为瓜地施肥多，尚有余力可资利用。麦接黍茬，或小豆接麦茬，可以充分利用两种作物生长期的前后衔接。《齐民要术》对这些方法进行了总结，指出哪些作物可以轮作，哪些不能，完善了一整套轮作法。在讨论轮作换种时，《齐民要术》提出了绿肥的运用。每年的五六月间，在田间密种绿豆、小豆、胡麻等，七八月时犁耕，将这些作物埋在土下，到来年春播时，这些作物就变成了肥料。轮作制是我们祖先的发明，公元6世纪西欧还只知道用轮换休耕的办法来恢复地力，而到18世纪20年代，英国才开始推行绿肥轮作制。
《齐民要术》对作物种子的选育非常重视，仅《种谷篇》中介绍的谷子的品种就有80多种。书中对各品种的品质和特点进行了细致的分析，如作物的成熟期、植株高度、产量、质量等。这些都是以前农书没有的。书中还介绍了浸种、晒种和用药物拌种防治病虫害等选种和育种技术，有些技术在现代农业生产中仍在使用。
除了农业生产技术外，《齐民要术》还记录了许多其他方面的科学成果。在畜养方面，总结了相畜法(外形鉴定)和饲养管理、选种、育种等宝贵经验，是我国现存最早而且比较系统的畜牧科学文献。在兽医方面，收集了阉割法、直肠掏结术、兽医辨证论等，这些经验是我国及世界兽医学上的最早成就。由于贾思勰亲自观察农作物的生长情况和农副产品的加工过程，因此他的许多发现在生物学史上也是非常重要的。该书中介绍了雄麻和雌麻的不同特性，指出了花粉与结实之间的关系。在“制酱法”中，则明确了“黄衣”(即黄曲霉孢子)在制酱中的作用。他还发现了不同地理环境下作物产生的变异现象。如山西某地无大蒜，从河北引种后，蒜瓣细小而且多，不同于原种地的瓣大而少。贾思勰指出产生这种变化的原因是“土地之异”。
《齐民要术》内容丰富、资料多，记述详细。有人说它是“中国古代的农业百科全书”。在《齐民要术》产生后的1000多年，我国北方旱地农业生产技术的发展，基本上没有超出该书所指出的方向和范围。因此，它在我国农业发展史上具有里程碑的意义。
《王祯农书》
《王祯农书》是继《齐民要术》之后的又一部重要的大型综合性农书。王祯，字伯善，元代东平(今山东东平)人，曾在宣州旌德(今安徽旌德县)和信州永丰(今江西广丰)当县官。王祯同样有着浓厚的农本思想，认为地方官有“劝导农桑”的责任。在任职期间，他对农业生产十分关心，广泛搜集和阅读历代农书和有关文献，还经常深入乡村进行实地观察，细心总结当地农民的生产经验。《王祯农书》就是在他做地方官时写成的。
《王祯农书》是中国农业科学技术史上第一部兼论南北，从全国范围总结农业生产经验的农书。分“农桑通诀”、“百谷谱”和“农器图谱”三部分，约11万字。“农桑通诀”，可以看作是农业科学的总论，从农业的起源，天时、地利和人力的应用，一直到农业生产的整个过程，以及蚕桑、畜牧等各个方面，每一个细节、每一个方面都有详细的论述。“百谷谱”，相当于农业各论，记载了各种作物的栽培、管理、收获、利用等技术和方法。王祯把栽种的植物先列出谷属、蓏属、蔬属、果属及竹木、杂类、饮食等类，属(类)下再分细目，具体叙述某种或几种栽培植物。这种写作方法对科学的农学分类体系的建立，做出了贡献。王祯还将被人们久已遗忘了的、《齐民要术》中的“救荒”内容，扩充成一个专题——“救荒论”。这在古代天灾人祸、饥荒不断的年代，意义是十分重大的。“农器图谱”包括20门261目，展示了古代农业生产工具的卓越成就。以往的农书，除了《齐民要术》有“耕田”、“收种”两篇外，都是就各种农作物分论栽培种植各环节，而没有概括的总论；至于详细的分类方法，就更没有了；而把农具列为综合性农书的重要组成部分，也是《王祯农书》的首创。因此，建立了较为完整的农学体系，是《王祯农书》超越前人的一大成就。
注重天时、地利、人力的综合运用，是我国农业发展的光荣传统，在《王祯农书》中更加突出了这一点。为了便于人们掌握农时，王祯绘制了一幅“授时指掌活法之图”，把星象、季节、节气、物候、农业生产程序，灵活巧妙地联成一体，指导人们合理安排农事活动。王祯特别说明，按月授时只是取“天地南北之中气”作标准，由于地理距离的远近、天气寒暖的差别，人们应根据当地的实际情况做出调整。王祯很注意在我国广大地域中各地区适宜的作物不同的特点，认为“九州之内，风气不同。凡物之种，各有所宜。”他曾编绘了一幅“地域图”，标注出各地土壤的差异和适宜种植的作物。王祯希望人们能根据这幅图安排全国各地的种植。可惜该图后来失传了。用图标示农时、作业、土宜等等，是王祯在农书中首开的范例。
棉花，我国古代称“木棉”，原来只在边远地区有少量种植。宋末元初，棉花开始向内地传播。王祯对棉花种植极为重视，他高度评价了棉花的推广种植以及在纺织加工方面的作用。“百谷谱”的“木棉”条中说：棉花有“不蚕而棉”、“不麻而布”、“又兼氊毯之用”的特点，可以弥补桑麻的不足。他曾用棉花从海南传到福建、陕西等地生长良好的事实，对“风土决定”说加以批驳，为棉花种植的推广做了贡献。
《王祯农书》对农田水利的认识是比较全面、系统的。书中主张农田灌溉和航运、水力利用、水产等综合考虑，合理利用，并提出了兴修水利的条件和一些设想。在“农器图谱·灌溉门”中，介绍了多种灌溉工具的设计，并绘有图样。
“农器图谱”是《王祯农书》中的重点，也是这部书最具特色的部分。它的篇幅约占全书的80%。书中附图300余幅，其中绝大多数是农器。每件农器后附有图说和铭赞诗赋，说明该农器的构造和用途。“农器图谱”不仅包括了当时南北通行的农业生产工具，还描绘了当时处于世界先进水平的纺织机械、灌溉机械，甚至古代早已失传的机械，经过王祯的多方搜访、精心研究，也绘出了复原图。如西晋时发明的一牛转八磨，应用杠杆和齿轮传动，用力少而见功多，但久已失传。王祯通过研究复原，绘出了“连磨图”。又如东汉南阳太守杜诗，发明过一种用于冶炼的鼓风机械——水排，元代已不知它的制造方法。王祯不仅复原了“水排”，还用当时的“木扇”(简单的风箱)代替原来的皮袋，作鼓风装置，在技术上更为先进。同时也为我国“木扇”出现的年代提供了佐证。
“农器图谱”中还记载了王祯设计的一种称为“水转连磨”的机械。它用一个立式大水轮带动三个齿轮，每个齿轮又各带动三个盘磨，“三轮之力，互拨九磨”。轮下还可兼装几个水碓，用来舂米。这样，一套机械可以同时进行碾米、舂米、磨面三项工作，据说一天加工的粮食，可供1000户人家食用。干旱时节，只要在主轮上安上水筒，它就可以起到引水灌溉的作用。王祯这种一机多用的设计思想，具有相当高的科学技术价值。
“农器图谱”无论是在数量上还是在质量上都是空前的，它是我国现存最古最全的农器图谱。明朝的《农政全书》、清代的《授时通考》，以及大型类书《古今图书集成》中的农器图，大部分取自《王祯农书》。
王祯的创造才华不仅表现在农业方面，而且体现在他对印刷术的贡献上。《王祯农书》中有篇杂录“造活字印书法”，记载了王祯发明的木活字和转轮排字架，是我国活字印刷术的宝贵文献之一。沈括《梦溪笔谈》记述毕昇发明泥活字时，曾说过之所以不使用木活字，是因为木材质地疏密不一致，沾上水膨胀后高低不平，而且排版后沾在字上的松脂、蜡、纸灰等不容易去掉。王祯克服了这些困难，大规模地使用了木活字。王祯以后，木活字印书一直在我国流行。转轮排字架是一架可以转动的轮盘，将活字按音韵分类排布在轮盘上。排版时，人只需坐着转动轮盘，就可以找到要找的字。
图3 水转连磨图
《农政全书》
明末徐光启撰写的《农政全书》是中国古代最大的一部农业百科全书。徐光启(公元1562—1633年)字子先，号玄扈，明代松江(今上海)人。他一生中多次担任高官，官至尚书、内阁大学士。徐光启是我国古代一位第一流的科学家，对农学、天文、历法、数学、测量、水利等方面都有突出贡献。他又是一位沟通中西文化的先行者，曾向意大利人利玛窦学习西方科学技术，并且最先翻译外国著作，如《几何原本》等。作为一个政治家，中国传统的重农思想深深地影响着他，在他的科学研究活动中，农学是他用力最勤的学科之一。他曾经在上海开辟小型试验园地，进行甘薯的引种和栽培实验，后来又两次利用病休的机会在天津试办水利和经营农事，有着丰富的农业经验。1621年，他开始专心研究总结古代农业文献，并进行各种栽培试验，写作《农政全书》。可惜直到他去世，这部农学巨著都还没有定稿。后来，江南名士陈子龙邀请一些人对这部书进行整理删改，于1639年刻印成书。
《农政全书》共60卷，约70万字。全书分12个项目，包括：农本(经史典故、各家杂论等)、田制、农事、水利、农器、树艺(谷物、蔬菜、果树)、蚕桑、蚕桑广(木棉、苎麻)、种植(经济作物)、牧养、制造(食品加工、房屋建造等)、荒政(备荒)。《农政全书》引用了古代农业文献达200多种，比《齐民要术》、《王祯农书》都要多，约占全书的90%。但徐光启并不是照搬前人著作，而是经过精心挑选剪裁，把它们归纳到一个完整的体系之中。在许多地方，他还写了夹注、旁注、评语或加了圈点，以表达自己的观点。同时他自己的许多农学著述也收入了这部著作中。
作为一个身居要职的政治家兼农学家，徐光启写作农书的角度和方法自然和前人有所差别。他的农书并不只是从农业生产技术方面进行一般性的总结，还就发展农业生产的政策、制度、实施措施等方面进行了论述。书名的“农政”一词，就表现了徐光启的深刻用心。屯垦、大规模的水利工程、备荒三项，不是一般的农业生产措施，但却是保证农业生产和农业劳动者生活安定必备的基础，而这些又不是无组织的农民自己可以办得到的事情。以前的大小农书，除《王祯农书》中曾小规模地谈过备荒外，从没有集中和系统地叙述过这三件事。徐光启把这三项突出地提了出来，成为《农政全书》的显著特色。
明朝末年，朝政衰败，军队腐朽，人民流离失所。徐光启看到这些现象，在《农政全书》中辑录了前人关于垦田的具体方法和实际经验，也介绍了自己的垦田实践，意图是针对当时严重存在的弃耕搁荒现象开列药方。尽管他提出的一些技术措施是合理的、可行的，但这些主张也只能是一些细枝末节的改良。当时的根本问题是大地主激烈的土地兼并，劳动人民极度贫困，不解决这个主要矛盾，单是建议开垦荒地，是解决不了问题的。
徐光启十分重视水利方面的工作，认为兴修水利可防止旱灾和水灾，是充分发挥土地功能和粮食丰收的保证。在《农政全书》中，他系统总结了前人和自己的农田水利理论，其中尤其以他提出的用水五法最为重要。这五法是：1.用水之源，就是利用泉水，分别说明了水源高于田地、低于田地、近于田地、远离田地等情况下，应采取什么方法加以利用；2.用水之流，就是怎样利用河、塘、浦、泾、浜的各种水流的方法；3.用水之潴〔zhu猪〕，就是利用湖泊等积聚的水源；4.用水之委，就是利用大海潮汐，以及岛屿、沙洲等地方对水的利用；5.作原作潴以用水，就是凿井、挖塘、修水库等方法。《泰西水法》是徐光启和传教士共同翻译的一本介绍西方水利工程的书，在翻译的同时，他还请工匠制作器械，进行实验。这部译著也被收入《农政全书》，丰富了农田水利的内容。
徐光启非常注意备荒救荒的问题，认为有备无患，人定胜天。该书中辑录了历代备荒救荒的具体措施，并记入了他自己的研究成果。明初朱的《救荒本草》是我国最早的救荒专著，也是古代植物学的重要著作。徐光启将它全部收入《农政全书》。他曾亲自尝过《救荒本草》中的一些野菜野果。
《农政全书》重视“农政”，但并没有因此而忽视具体的农业生产技术。书中不但收集了前人著作中的农业技术，而且总结了当时农业生产的新经验。明代，棉花的生产和纺织技术已经有了很大发展。徐光启全面研究了棉花的品种、选种、种子贮藏和播种前处理、播种时期、间作套种、施肥技术，以及“摘心”等田间管理技术，提出了比较完整的棉花栽培技术理论。他将这些理论通俗地概括成14个字：“精拣核，早下种，深根短干，稀料肥壅〔yong拥〕”。他看到当时北方盛产棉花，却要运到南方去织布，认为很不合理，认为北方应当发展棉纺织业。为了解决北方天气干燥，纺织中容易断线的问题，在书中他介绍了肃宁(在今河北省内)人在地窖内纺织，以保持空气湿度的方法，供人们参考。
徐光启非常热心推广高产作物和优良品种。甘薯当时传入我国不久，他亲自在田间种植，仔细观察，写成了《甘薯疏》，收入《农政全书》，提倡人们大量种植，用来备荒。《农政全书》中对许多新引入新驯化的作物，都做了详细的记录。徐光启认为，“风土不宜”的说法是传播新品种新技术的极大障碍。我国古代农书里的“风土说”，本来有因地制宜种植农作物的含意，是有一定科学道理的。但是如果把它作为教条，认为某种植物只能生长在某地，而没有种过的地方绝对不能种，就妨碍了农业生产的发展。他列举了棉花、颇棱(菠菜)等一批引种作物，并结合自己的实践，对“风土说”的保守思想进行了批驳。
为了消灭蝗灾，徐光启统计了我国历史上记载的蝗灾发生的时间和地点，总结规律，认为蝗灾多发生在谷物成熟的五、六、七月，地点一般是湖泊沼泽、旱涝无常的地区。他还访问老农，研究蝗虫的产卵、变蛹、成虫和群集飞行的规律，成为我国古代详细描述蝗虫生活史的第一人。《农政全书》不但说明了蝗虫的危害和捕捉方法，而且指出，治蝗一定要发动群众，才能收到良好的效果。
《农政全书》全面总结了中国2000多年来农业科学的成果，还吸收了西方农业科学知识，是中国古代农学集大成之作，其科学性和实践意义都远超以前的同类著作，在农学史上占有重要地位。
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