王 仲 周美玉

耕犁是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)性工具，是以翻土為主要功能并有松土、 碎土作用的土壤耕作機(jī)械。我國(guó)先民很早就發(fā)明了犁具。 早期的犁具比較簡(jiǎn)陋，經(jīng)過(guò)歷代不斷改進(jìn)，逐漸形成了結(jié)構(gòu)合理、操作方便的耕犁。總的來(lái)說(shuō)，農(nóng)具的制作都要以人機(jī)結(jié)合的最佳狀態(tài)為宗旨，以達(dá)到節(jié)省體力、提高工作效率、適于人工操作的設(shè)計(jì)目標(biāo)。關(guān)于耕犁的發(fā)展歷史， 農(nóng)史專(zhuān)家已有詳細(xì)的介紹和考證，本文著重從人機(jī)工程學(xué)的視角考察傳統(tǒng)犁具從起源到新中國(guó)成立初期的設(shè)計(jì)變遷，并評(píng)估其得失。

一、從耒耜到耕犁的人機(jī)優(yōu)化分析

人機(jī)工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容是人在日常生活和工作中使用的產(chǎn)品、設(shè)備、設(shè)施等，以及它們和環(huán)境之間的相互關(guān)系，重點(diǎn)是人本身，以及物品的設(shè)計(jì)如何影響人。人機(jī)工程學(xué)在研究人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)要素本身特性的基礎(chǔ)上，不單純著眼于個(gè)別要素的優(yōu)良與否，而是將使用“物”的人和所設(shè)計(jì)的“物”以及人與“物”所共處的環(huán)境作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究。在人機(jī)工程學(xué)中將這個(gè)系統(tǒng)稱(chēng)為“人—機(jī)—環(huán)境”系統(tǒng)。這里的“人”不僅指人的肌體與機(jī)結(jié)合的舒適度， 還包括人的心理感受。勞動(dòng)工具就是人所設(shè)計(jì)與制造的產(chǎn)品，這種非自然恩賜的物品，必須符合人的生理要求和心理上的良好感受?，F(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)也與中國(guó)古代設(shè)計(jì)理念有著很多相同點(diǎn)。 中國(guó)古代的設(shè)計(jì)理念強(qiáng)調(diào)“三才”即天、地、人的和諧統(tǒng)一，其造物過(guò)程重視人—物—環(huán)境的和諧統(tǒng)一。

中國(guó)是農(nóng)業(yè)古國(guó)，先民很早就開(kāi)始根據(jù)勞動(dòng)需要而設(shè)計(jì)與制造工具。早期設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)工具的目的就是為了滿(mǎn)足省力的要求，達(dá)成提高效率的目標(biāo)，其中耕犁的前身耒、耜的制作就貫穿著這一原則。但耒這種尖頭木棒，僅憑雙手用力，很難較深地刺入土中。 先民們對(duì)尖頭木棒進(jìn)行了改造，就是在木棒尖頭的一端綁上一段橫木， 用腳蹬踩，借用身體的重量刺深，再用雙手扳動(dòng)木棒，達(dá)到翻動(dòng)掘松土層的目的。 在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，先民們把原始耒的尖頭改為略向前傾，把耒柄加以火烤變成彎曲狀，“煣木為耒” 就是這樣制作的，以減少破土?xí)r人體的俯身角度，進(jìn)而減少腰部肌肉疲勞感，提高掘土效率。為了加寬戽土的幅度，人們把磨得比較鋒利的葉片狀石板或較寬的片狀獸骨，綁在木棒的下端，以代替耒的尖頭。這種綁在木棒下端的部件，即典籍中所稱(chēng)的“耜”。初始的耜是單齒的。 在長(zhǎng)期實(shí)踐中，先民們發(fā)現(xiàn)單齒的耜在插入土壤時(shí)阻力大，人用力也大，易疲勞，于是將充當(dāng)耜的獸骨板改為雙齒，則阻力減小，也更省力，翻土效率更高。木板、片狀石板和獸骨等的機(jī)械物理性能決定了其脆且強(qiáng)度不高，這就導(dǎo)致其在翻土?xí)r容易折斷。因此，在韌性和耐磨性更高的金屬出現(xiàn)后，先民們又在木耜的刃部加上金屬的套刃， 這種套刃就是后來(lái)犁頭的雛形，其結(jié)果是套上金屬的耜刃在增加強(qiáng)度的同時(shí)，也可以將耜刃打磨得更薄，挖土阻力更小，使用起來(lái)就更利索。 套上金屬的雙齒耜有兩條發(fā)展軌跡：一個(gè)方向是雙齒耜演變?yōu)槿锌谌缍昝荚乱话愕蔫F鍬、鐵鋤?！锻鯓E農(nóng)書(shū)》說(shuō)“古謂臿，今謂鍬，一器二名，宜通用”，可見(jiàn)，臿與鍬，都是一種直插式起土農(nóng)具。臿就是耜，《說(shuō)文》：“耜，臿也?！?耜的另一個(gè)發(fā)展方向是套在結(jié)實(shí)的方木上的犁鏟與犁壁，構(gòu)成了耕犁前身。

圖1 耒與耜

耜向犁的演變也有一個(gè)人機(jī)結(jié)合的過(guò)程。為了讓耜翻土更具效率和省力， 古人采取兩人合作進(jìn)行耕地。 據(jù)專(zhuān)家考證， 兩人相對(duì)而立， 一人手扶， 足跖耒耜， 一人用繩提拉， 這樣可以減輕一人用耜的負(fù)擔(dān)，既省力又提高了工作效率，但這種合作都是間歇性的。為了克服這一問(wèn)題，把兩個(gè)合作者由面對(duì)面提拉改為二人朝同一方向， 前面的人用繩索拉著耒耜前進(jìn)，執(zhí)耒耜的人跟在后面行進(jìn)，原來(lái)間歇性動(dòng)作就變成了連續(xù)性動(dòng)作。 為了減輕執(zhí)耒耜者的彎腰之累，先民們把耒耜木柄制成向后彎曲，后面執(zhí)耜者直立就可以控制耒耜耕地的深淺，前面繩拉耒耜的人由于可以用肩膀發(fā)力， 減輕了手的用力負(fù)荷，感覺(jué)會(huì)輕松很多。

隨著牲口馴化，以畜力代替人力，則可減輕人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，提高勞動(dòng)效率，其中最合適的牲口就是牛。牛具有牽引力大、耐力持久、易馴化等特點(diǎn)，適合役使。與此同時(shí)，先民們對(duì)翻地的機(jī)械耒耜的形制也進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，除了采用結(jié)實(shí)的木料，使其適合牛的拖拽外，還在結(jié)構(gòu)上也進(jìn)行了改進(jìn)，便于單人直立操控，這便是早期的犁具。

圖2 由耒耜向犁耕演變示意圖

圖3 出土漢畫(huà)像石中的二牛抬杠耕作圖

從設(shè)計(jì)學(xué)的角度考察當(dāng)時(shí)的耕犁，可以看出漢代犁具的構(gòu)型就比較成熟， 通過(guò)出土的畫(huà)像石圖像可以看出，當(dāng)時(shí)犁的犁架都呈框形結(jié)構(gòu)。方框犁的基本構(gòu)成要素有犁梢、犁底、犁箭、犁轅和犁衡。鐵制的犁鏵裝在犁底的前端。犁衡只在二牛抬杠方式中使用，與轅垂直相交，又叫打杠。此外，漢代還出現(xiàn)一種雙梢犁（見(jiàn)圖4遼陽(yáng)犁）。這種犁行走平穩(wěn)，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不利于大范圍推廣。

圖4 張傳璽對(duì)漢代大鐵犁復(fù)制圖

漢代犁具金屬部位是如何套裝的？漢代的犁頭有兩種形狀，根據(jù)考古發(fā)掘，當(dāng)時(shí)犁頭一面是平板，一面起雙脊，然后套裝在木犁底上。專(zhuān)家對(duì)當(dāng)時(shí)兩種套裝犁頭的犁進(jìn)行了復(fù)原和試驗(yàn)：其結(jié)果是平面朝上脊面在下的犁入土深15.5厘米左右，平均拉力60公斤。而脊面向上平面朝下的犁入土深9厘米左右，平均拉力80公斤。由此可見(jiàn),在外部條件相同的情況下，犁脊面向下時(shí)入土深且用力少，反之則入土淺而費(fèi)力多。劉興林認(rèn)為脊面向下的鐵犁雖然犁地深，阻力小，但起的土都落回溝中。而脊面向上犁雖然犁的淺，但脊面有起垡的作用，適合于“代田法”耕作。

框形犁和牛拉犁出現(xiàn)之后，人們考慮更多的是人和犁及牛和犁的友好關(guān)系、 便于施力與操控、耕地效率等問(wèn)題。公認(rèn)的牛耕起源于春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，漢代是牛耕推廣和普及時(shí)期。漢代，牛是如何與犁結(jié)合起來(lái)的？漢代的牛耕方式有三種情況：二牛抬杠、一牛獨(dú)挽和一馬一牛并耕，其中二牛抬杠是最常見(jiàn)的犁耕方式。二牛抬杠中牛和犁的結(jié)合，是通過(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)的犁轅和雙牛肩上衡杠實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)犁的長(zhǎng)直轅后接犁梢，前接犁衡（即架于兩牛肩間的直木棒），轅與衡交接處有一聯(lián)搭，以適當(dāng)調(diào)節(jié)挽力有別的兩牛在行進(jìn)中的負(fù)擔(dān)，保持犁平衡與直線前進(jìn)。二牛抬杠的衡杠是牛和犁結(jié)合的傳力棒。衡杠是如何架在兩牛肩上？漢代是采用頸索系衡套駕。 頸索系衡箍于牛頸的方法，勒得過(guò)緊容易阻礙牛的呼吸，過(guò)松又使衡杠容易脫落。直到牛軛出現(xiàn)之后，這一問(wèn)題才得以解決。

當(dāng)時(shí)，人和犁是如何結(jié)合的？從人機(jī)工程學(xué)來(lái)看，二牛抬杠耕法的優(yōu)點(diǎn)是二牛合力，犁得較深，速度快，效率高。二牛抬杠耕作法的缺點(diǎn)，其一，就是“回轉(zhuǎn)相妨”；其二，是操犁者心理壓力很大。因?yàn)閮膳Ｖg存在不協(xié)調(diào)行為，或者兩牛撒歡，不聽(tīng)使喚，容易使犁頭插入地壟深處，折損犁架和犁頭。所以，二牛抬杠耕法需要很多人協(xié)作，一般采取二牛三人法，也稱(chēng)“二牛三夫”耕作法：一人牽牛，一人扶轅，一人撐梢。該耕作法盡管效率高，但人力成本也高，由于要求三個(gè)人配合默契， 而使人—犁—地三者關(guān)系變得更加復(fù)雜。二牛三人耕法傳到邊陲地區(qū)， 一直沿用很長(zhǎng)時(shí)間。至少唐代南詔地區(qū)還在使用，“每耕田用三尺犁，格長(zhǎng)丈余，兩牛相去七八尺，一佃人前牽牛，一佃人持按犁轅，一佃人秉耒”。二牛抬杠自漢代至唐宋以至明清時(shí)期都是十分常見(jiàn)的牛耕方式，甚至今天有些邊遠(yuǎn)地區(qū)仍在沿用。

人機(jī)工程學(xué)不僅重視人機(jī)關(guān)系的和諧與工作效率，還強(qiáng)調(diào)人機(jī)與環(huán)境的協(xié)調(diào)性。就犁具來(lái)說(shuō)，初始的長(zhǎng)轅犁耕適于北方旱作農(nóng)業(yè)，不一定適合南方的水田稻作。西晉“永嘉之亂”后，農(nóng)業(yè)受到嚴(yán)重破壞的北方世家大族紛紛渡江南遷。江南地區(qū)自然環(huán)境沮洳下濕，土質(zhì)滯重。而衣冠南渡的中原大族所帶來(lái)的二牛抬杠長(zhǎng)直轅犁，顯然不適宜南方小塊不成規(guī)模的水田。環(huán)境迫使先民們對(duì)直轅犁進(jìn)行改革，一牛牽引短曲轅犁便應(yīng)運(yùn)而生。到唐末，今長(zhǎng)江下游的江蘇、浙江、安徽大部分地區(qū)普遍使用了一牛牽引的新式短曲轅犁，又稱(chēng)“江東犁”?！敖瓥|犁”由“二金九木”構(gòu)成。“二金”就是犁镵和犁壁；“九木”就是由九根木料共同構(gòu)成犁的框架，分別是犁槃、犁轅、犁評(píng)、犁箭、策額、犁建、壓镵、犁底、犁梢。

圖5 張春輝、戴吾三復(fù)原的江東犁圖

從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)看，曲轅犁增加了犁搫，比衡杠更適合單牛耕作。 犁搫兩頭的繩索連接牛軛，由牛拉犁前進(jìn)； 曲轅犁的犁壁呈流線型曲面，可以將翻耕的土推到一邊，同時(shí)還能碎土以及減少耕犁前進(jìn)的阻力。犁箭和犁評(píng)是調(diào)節(jié)犁地深淺的裝置，通過(guò)調(diào)整犁評(píng)和犁箭，使犁轅和犁床之間的夾角張大或縮小， 這樣就使犁頭深入或淺出。犁轅是短轅曲轅， 轅頭又有可以轉(zhuǎn)動(dòng)的犁盤(pán)，便于轉(zhuǎn)彎。 牲畜是用套耕索連接牛軛來(lái)挽犁的。此外，曲轅犁還有輕巧靈便的視覺(jué)設(shè)計(jì)之美。

從牛犁結(jié)合關(guān)系來(lái)看，由于犁搫通過(guò)曲轅壓得較低，牛拉犁的時(shí)候有一種向上的“抬力”，牛承受的阻力會(huì)減少。同時(shí)，操犁者只要稍微托一下犁梢，犁镵就能下插，達(dá)到深耕的目標(biāo)。

從人機(jī)結(jié)合的角度來(lái)看，曲轅犁的犁槃與犁镵尖上下距離小，牛拉力產(chǎn)生的向前翻轉(zhuǎn)扭矩也較小，相比直轅犁，這更易于撐犁人的操控，使他們能用較小的力來(lái)犁田。 另?yè)?jù)張春輝等考證，江東曲轅犁梢手柄離犁底約96厘米，如果減去翻土的深度約10—27厘米的話(huà)，犁梢手柄高度處于操犁者的腰部左右，便于單手施力。此外，犁梢手柄離犁镵尖的縱向距離較長(zhǎng)，易于操犁者控制犁的方向和犁土的寬度。犁梢手柄有順著犁轅直置的，也有與犁轅方向垂直安置的，前者因與自然手握方向一致，所以手握舒適性好，后者更適合提拉施力。曲轅犁的重心在犁箭附近，這個(gè)位置也是犁轅曲線最高處，曲線比較平滑，與人的肩曲線吻合，便于單人背犁下田作業(yè)，也適合二人通過(guò)犁轅曲線最高處抬犁。人肩背犁下田耕作時(shí)，右手握著犁镵尖，增加人背負(fù)犁的穩(wěn)定性。力大者還可以用扁擔(dān)挑著犁和耙一同下田。

總之，從耒耜到曲轅犁的發(fā)明和使用，先民們不自覺(jué)地遵循著樸素的人機(jī)工程學(xué)理論來(lái)制作農(nóng)具。早期是就地取材制成最原始的耒耜。為了省力和提高翻土效率， 先民對(duì)耒的形狀進(jìn)行改造而變成耜。在耒耜的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出框形犁，用牲口牽引替代人力。 漢代的長(zhǎng)直轅犁就是在耒耜基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，適合北方旱地耕作。唐代之后，隨著南方的開(kāi)發(fā)， 適合南方環(huán)境的曲轅犁被設(shè)計(jì)出來(lái)而廣泛應(yīng)用。曲轅犁輕便省力，是當(dāng)時(shí)先進(jìn)的耕犁，它是繼漢代耕犁發(fā)展之后的又一次新突破， 具有劃時(shí)代的歷史意義。我國(guó)耕犁到唐代基本定型，歷經(jīng)宋元明清各代， 曲轅犁的結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯的變化?！熬筒嚼缍裕髑鍟r(shí)期的步犁已經(jīng)與新中國(guó)成立前舊式步犁大抵相近或相同”。

二、新中國(guó)成立后引進(jìn)的雙輪雙鏵犁及隨后的犁具創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)

（一）引進(jìn)的雙輪雙鏵犁及人機(jī)結(jié)合之得失

新中國(guó)成立后，以毛澤東同志為核心的黨的第一代中央領(lǐng)導(dǎo)集體決定大力發(fā)展農(nóng)業(yè)。中央決定在生產(chǎn)工具和生產(chǎn)組織兩方面同時(shí)推進(jìn)，并使兩者之間相互促進(jìn)。而近代中國(guó)長(zhǎng)期遭受戰(zhàn)爭(zhēng)破壞，農(nóng)村極度貧困，大型農(nóng)具如耕犁十分缺乏且很落后。 耕種時(shí)農(nóng)戶(hù)經(jīng)常在家族間互借農(nóng)具使用，不免耽誤農(nóng)時(shí)。因此，中央人民政府決定從蘇聯(lián)和東歐等社會(huì)主義國(guó)家引進(jìn)一批成套馬拉農(nóng)具，并首先在東北平原和華北地區(qū)使用。這批農(nóng)具中包括群眾稱(chēng)為“洋犁”的雙輪雙鏵犁。

雙輪雙鏵犁的積極作用有兩方面：一是提高勞動(dòng)效率，這是毋庸置疑的；二是可以深耕。農(nóng)民從長(zhǎng)期實(shí)踐中總結(jié)出深耕的重要性。當(dāng)時(shí)中國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱、科技力量落后，沒(méi)有能力大量生產(chǎn)化學(xué)肥料。農(nóng)村主要使用有機(jī)肥料，包括綠肥及各種漚制肥料。 傳統(tǒng)精耕細(xì)作農(nóng)業(yè)一直強(qiáng)調(diào)深耕，深耕可以加厚松土層。在深耕的同時(shí)實(shí)行分層施肥，特別是廄肥、綠肥等有機(jī)肥料，促使深犁的生土熟化。

從生產(chǎn)組織方面來(lái)看，也具備了置辦雙輪雙鏵犁的條件。雙輪雙鏵犁造價(jià)較高，盡管有政府補(bǔ)貼，但個(gè)體農(nóng)戶(hù)仍無(wú)力承擔(dān)，農(nóng)民組織起來(lái)共同分擔(dān)則是可行的。 從1951—1956年，“土改”之后農(nóng)民先后經(jīng)歷了互助組、初級(jí)社和高級(jí)社三個(gè)歷史階段。農(nóng)民可自愿互利，互換人工或畜力，共同勞動(dòng)，或農(nóng)忙臨時(shí)互助和常年互助。1956年，初級(jí)社發(fā)展為高級(jí)社，土地、耕畜、大型農(nóng)具等生產(chǎn)資料歸集體所有，取消了土地報(bào)酬，實(shí)行按勞分配的原則。社員通過(guò)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合作社更有條件置辦大件農(nóng)具，雙輪雙鏵犁就是其中之一。

雙輪雙鏵犁全部由鋼材制成，因有兩個(gè)輪子和兩張犁鏵而得名，具體由犁架、犁底、前后輪、調(diào)節(jié)器組成。

犁架：犁架由左右兩個(gè)犁梁合成，支持和連接犁的各個(gè)部分，承受土垡的阻力。犁架上裝有扇形齒板、溝輪和生地輪的軸及尾輪支板等。

圖6 雙輪雙鏵犁結(jié)構(gòu)圖

犁頭：雙輪雙鏵犁有兩個(gè)犁頭，兩犁頭的形狀、大小完全一樣。犁頭由犁鏵、犁鏡、犁側(cè)板、犁后踵、犁托構(gòu)成。犁鏵的作用是切土，犁鏡的作用是翻土和碎土。

前后輪：該犁共有三個(gè)輪子。前輪在耕地時(shí)沿著溝底前進(jìn)，叫溝輪。中間一個(gè)輪子，耕地時(shí)在沒(méi)有犁過(guò)的地上行走，故叫生地輪。后面一個(gè)小輪子，叫尾輪。平時(shí)，它和溝輪、生地輪共同支撐整個(gè)犁的重量，使犁頭抬起，便于運(yùn)送；耕地時(shí)，尾輪不起作用，可用插銷(xiāo)把它固定收起。

雙輪雙鏵犁耕作時(shí)的優(yōu)點(diǎn)是行走平穩(wěn)，人跟在犁后很省力。兩張犁鏵可以增加效率，通過(guò)調(diào)節(jié)器還可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)深淺。如，開(kāi)墑，由于地里還沒(méi)有墑溝， 這時(shí)溝輪和生地輪都得提高，這就需要調(diào)節(jié)板來(lái)調(diào)節(jié)。如果是外翻法耕田，也就是從周?chē)蛑行姆?，特別是水田，最初兩圈一定要淺耕，最后幾犁要深耕，以免周?chē)嗤谅冻鏊嬖馊諘?，田中又像水塘，不利于秧苗成活?/p>

圖7 雙輪雙鏵犁耕作示意圖

關(guān)于雙輪雙鏵犁的優(yōu)點(diǎn)，時(shí)任農(nóng)業(yè)部部長(zhǎng)的廖魯言在南方雙輪雙鏵犁會(huì)議上的講話(huà)中做了肯定。《人民日?qǐng)?bào)》在肯定雙鏵犁優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，更強(qiáng)調(diào)它的推廣意義。第一，雙鏵犁比舊犁犁得深、犁底平、翻土好、蓋草嚴(yán)，能更好地發(fā)揮肥效，多蓄水分，促進(jìn)作物根系發(fā)育、植株旺盛。在天旱地硬舊犁不能耕的時(shí)候， 雙鏵犁能翻耕硬板田， 抗旱耕種。第二，工作效率高，節(jié)省勞力和畜力。各地實(shí)踐證明， 雙鏵犁可比舊犁節(jié)省一半牛工以及三分之二到四分之三人工。第三，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)利用率。雙鏵犁不用手扶，婦女和半勞力都能使用。第四，能促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合作社的鞏固和發(fā)展。雙鏵犁是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合作社的公共財(cái)產(chǎn)， 能增加生產(chǎn)、增加收入，成為促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合作社鞏固發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。

雙輪雙鏵犁是從蘇聯(lián)引進(jìn)的，在當(dāng)?shù)厥怯民R拉。由于引進(jìn)的雙輪雙鏵犁違背了犁與耕作環(huán)境友好的原則，不適合南方水田耕作，社員紛紛要求使用舊犁。到1956年高級(jí)社成立后，雙鏵犁在南方事實(shí)上已被大多農(nóng)民棄用。

（二）20世紀(jì)50年代末犁具創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)

1958年5月，中共八大二次會(huì)議召開(kāi)，確定了“鼓足干勁，力爭(zhēng)上游，多快好省地建設(shè)社會(huì)主義”的總路線，并以此作為建設(shè)社會(huì)主義的根本方針。一場(chǎng)面向全國(guó)的各行各業(yè)的技術(shù)革新運(yùn)動(dòng)迅速展開(kāi)。由于耕犁在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中是基礎(chǔ)性工具，于是， 以犁具革新為引擎的農(nóng)具設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)在全國(guó)迅速展開(kāi)。當(dāng)時(shí)，農(nóng)具創(chuàng)新設(shè)計(jì)有如下特點(diǎn)：

第一，堅(jiān)持群眾運(yùn)動(dòng)。劉少奇提出要“在盡可能地采用世界上最新的技術(shù)成就的同時(shí)，在全國(guó)的城市和農(nóng)村中廣泛地開(kāi)展改良工具和革新技術(shù)的群眾運(yùn)動(dòng)”。因此，各地政府都廣泛發(fā)動(dòng)群眾，不論何人都可發(fā)明創(chuàng)造。農(nóng)具是農(nóng)民耕作和生產(chǎn)須臾不可缺少的器具，農(nóng)民對(duì)農(nóng)具有著非常直觀的認(rèn)知，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)材料的性能也比較了解， 能夠就地取材制造合適的農(nóng)具，他們是農(nóng)具設(shè)計(jì)的參與者和使用體驗(yàn)者。廣大農(nóng)民發(fā)揮了無(wú)窮的智慧，改良和設(shè)計(jì)了成千上萬(wàn)種各式各樣的農(nóng)具。

表1 人機(jī)工程角度比較舊犁和雙鏵犁的優(yōu)點(diǎn)與不足

第二，改革農(nóng)具要圍繞著中央的農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略部署有重點(diǎn)進(jìn)行突破。新中國(guó)成立后，中央接受農(nóng)業(yè)專(zhuān)家的建議，實(shí)行土地深耕和大規(guī)模興修水利工程， 并引進(jìn)推廣深耕能力強(qiáng)的雙輪雙鏵犁。所以，在農(nóng)具設(shè)計(jì)中，群眾和技術(shù)人員對(duì)深耕犁具的設(shè)計(jì)積極性空前高漲，創(chuàng)造出很多品種的深耕犁具。另外，運(yùn)送土石的推車(chē)也是群眾創(chuàng)新的重要領(lǐng)域。

第三，全國(guó)協(xié)同創(chuàng)新，互相取經(jīng)，接受評(píng)估并及時(shí)推廣。 西安農(nóng)具研究所創(chuàng)制了十六號(hào)山地犁，在西北、西南許多山區(qū)推廣了30多萬(wàn)部。1958年7月在許昌召開(kāi)的全國(guó)深耕農(nóng)具改良土壤會(huì)議上， 參加會(huì)議試驗(yàn)鑒定的改良深耕犁就有57部。安徽的雙鏵犁加心土鏟等，能深耕八寸到一尺左右。1959年3月在廣東番禺召開(kāi)的全國(guó)深耕農(nóng)具評(píng)選講習(xí)會(huì)議指出， 深耕犁又有了很多改進(jìn)提高， 并從中評(píng)選出19種較好的向全國(guó)各地推薦13］（P10）。

在中央強(qiáng)力領(lǐng)導(dǎo)、各地協(xié)同配合、群眾創(chuàng)新熱情空前高漲的形勢(shì)下，各地群眾都圍繞“深耕”的要求，設(shè)計(jì)出多種多樣的適應(yīng)旱地和水田耕作的深耕犁。以下以江蘇省為例，選擇兩部具有代表性改進(jìn)后的犁具，從人機(jī)工程學(xué)的角度分析其設(shè)計(jì)得失。

1.吳江把傳統(tǒng)木犁改造成深耕犁。鑒于雙輪雙鏵犁不適合于南方中小塊水田且耗費(fèi)鋼材的現(xiàn)狀， 吳江農(nóng)具改革研究組改造的雙牛單鏵木犁，其基本結(jié)構(gòu)與原來(lái)的單鏵犁大體相同，但是在犁梢部位加了牽引桿及深淺調(diào)節(jié)裝置等，并將犁鏵加長(zhǎng)，以利深耕，由雙牛牽引，稻板田一次翻土深度可達(dá)1.2尺左右。但由于是雙牛單鏵犁，相較于雙輪雙鏵犁， 實(shí)際耕田的效率有所降低。主要原因是深耕導(dǎo)致犁的阻力增大，木質(zhì)犁的強(qiáng)度不足以承受雙鏵的阻力。由于加長(zhǎng)了鐵犁鏵的長(zhǎng)

圖8 1958年吳江農(nóng)技員設(shè)計(jì)的深耕犁

度和前輪等部件，致使犁的重量增加，操犁手在耕地時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度加大， 工作效率反而下降。此外，既要管束雙牛，又要操控重犁，增加了操犁手的心理生理負(fù)荷。

2.盱眙群眾設(shè)計(jì)出雙層深耕犁。 工作原理是：（1）根據(jù)土質(zhì)與土壤水分情況，調(diào)節(jié)犁刀入土角度和入土深淺。（2）運(yùn)輸或地頭轉(zhuǎn)彎時(shí)，撥動(dòng)鐵手柄，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，使前后兩個(gè)犁頭同在一平面上。工作時(shí)放下小犁頭， 并調(diào)節(jié)到適宜的耕作深度。（3）主犁的深淺寬窄調(diào)節(jié)和其他操作，和新式步犁相同。 這種犁是在原直轅犁上增設(shè)一個(gè)犁頭，以此來(lái)增加耕田的效率。由于直轅與犁頭間的垂直距離大，增加了犁的向前翻轉(zhuǎn)力矩，因此增加了犁的控制力， 這會(huì)過(guò)多地消耗操犁手的體力，容易疲勞。犁梢手柄上翹，不利于手握；齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)手柄短，需要較大操縱力來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，以此來(lái)調(diào)節(jié)犁箭與直轅的角度，但過(guò)長(zhǎng)的手柄容易碰到操犁手的腳。且齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)手柄安裝位置較低，需要彎腰才能轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，使得操作便利性降低。全犁用鋼鐵制造，其重量不利于單人搬運(yùn)；犁的零部件多，使其維護(hù)變得更加復(fù)雜。

圖9 盱眙群眾設(shè)計(jì)的雙層深耕犁

總之，20世紀(jì)50年代末廣大農(nóng)民和農(nóng)技人員煥發(fā)出了改進(jìn)農(nóng)具的濃厚熱情， 紛紛設(shè)計(jì)出各式各樣的新犁?！拔覈?guó)的農(nóng)具改革工作， 就是從犁開(kāi)始的。從1950年開(kāi)始到1959年8月底的統(tǒng)計(jì)， 全國(guó)共推廣各種改良犁和新式犁二千六百多萬(wàn)部”，據(jù)此估計(jì)，當(dāng)時(shí)新設(shè)計(jì)的犁具總數(shù)不下萬(wàn)部。 這些創(chuàng)新的犁具雖然在深耕和提高耕作效率方面達(dá)到了要求， 但由于當(dāng)時(shí)人們對(duì)人機(jī)工程學(xué)的基本原理了解有限， 所設(shè)計(jì)的耕犁在可用性、 操作便利性和人機(jī)匹配等方面也存在明顯的缺陷。

三、結(jié)語(yǔ)

中國(guó)古代耕犁從耒耜發(fā)展到曲轅犁經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程，是先民們根據(jù)自然耕作環(huán)境和自身的協(xié)調(diào)融合， 并結(jié)合中國(guó)的哲學(xué)思想設(shè)計(jì)而來(lái)，其中貫穿了貴民、人犁齊一、牛犁和諧統(tǒng)一的理念以及效率、適宜、便利操控的原則。

新中國(guó)成立后，從國(guó)外引進(jìn)新式犁并加以仿制和再設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)過(guò)多強(qiáng)調(diào)耕作效率，而忽視了人機(jī)友好、機(jī)與環(huán)境相適應(yīng)的原則。盡管相關(guān)技術(shù)人員對(duì)新犁進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，但推廣的效果并不理想，其結(jié)果是對(duì)人力和鋼材造成了較大的浪費(fèi)。

20世紀(jì)50年代后期， 農(nóng)具創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)掀起后，各地群眾對(duì)犁具設(shè)計(jì)的熱情有增無(wú)減。 本著節(jié)儉、深耕的原則，群眾和農(nóng)業(yè)技術(shù)人員對(duì)耕犁進(jìn)行改進(jìn)，所使用的材料多為木制，輔以鋼鐵輪、螺栓等零件，式樣與舊犁和直轅犁相近，但對(duì)犁頭、犁壁的“二金”進(jìn)行了研究，以達(dá)到深耕目標(biāo)。在這場(chǎng)犁具創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)中，所設(shè)計(jì)的新犁在深耕和提高耕作效率方面確實(shí)取得了很大成就。但由于新犁設(shè)計(jì)過(guò)程中忽視人、牛、犁相和諧的考量，出現(xiàn)耕作人員心理生理負(fù)擔(dān)增加情況及一牛拉不動(dòng)，二牛不合犋的現(xiàn)象； 加上對(duì)犁的材質(zhì)考慮失當(dāng)，使木犁受力過(guò)大而容易損壞，最終并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

到20世紀(jì)80年代，隨著農(nóng)村家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制的實(shí)行，大田被田塍分割成很多小塊，傳統(tǒng)的曲轅犁又為農(nóng)民所鐘愛(ài)， 煥發(fā)出了新的生命力。

當(dāng)代犁田圖（轉(zhuǎn)引自https：//image.so.com）

①適于人機(jī)最佳結(jié)合，不僅包括人與犁的結(jié)合，也包含牲口與犁的結(jié)合。

②張傳璽于20世紀(jì)80年代對(duì)1955年出土的遼寧遼陽(yáng)犁和1958年出土的山東滕縣犁進(jìn)行復(fù)制和試耕研究。兩款犁都是長(zhǎng)轅犁，差別是遼陽(yáng)犁是雙犁梢的搖擺犁，犁頭平面向上；而滕縣犁的犁頭脊背面朝上。在試驗(yàn)中，遼陽(yáng)犁的犁頭脊面向下，板面向上，套合在木犁的底上。滕縣犁則相反，板平面向下，脊面向上。參見(jiàn)劉興林《漢代鐵犁安裝和使用中的相關(guān)問(wèn)題》，載《考古與文物》2010年第4期。