第一节天文历法
南、北两宋颁行的历法共有十九部之多，然均无重大突破。《大衍历》之后，元代郭守敬等人的《授时历》成为中国历法史上的另一座高峰。经过前后数百年的努力，历法所反映的天体运动规律，即治历的基本原理已被古代天学家们大致掌握，欲使历法有所改进，惟有在数据及其处理方法上下工夫，《授时历》便是在这方面作出努力并获得成功的典范。其基本数据全凭实测，打破古来治历旧习，开创后世新法之源。
第二节造船技术
宋元时期，是中国历史上造船技术大发展的高潮时期，在这一时期中国的工匠们取得了一系列具有世界性意义的重大成就。其中最为突出的有：
水密隔舱的设置：这一船舶结构大约发明于唐代，宋以后在海船中被普遍采用，部分内河船也有采用。所谓水密隔舱，就是用隔舱板把船舱分成互不相通的一个一个舱区，舱数有13个的，也有8个的。这一船舶结构是中国在造船方面的一大发明，它具有多方面的优越性。
首先，由于舱与舱之间严密分开，因此在航行中，特别是在远洋航行中，即使有一两个舱区破损进水，水也不会流到其他舱区。从船的整体来看，仍然保持有相当的浮力，不致沉没。如果进水太多，船支撑不住，只要抛弃货物，减轻载重量，也不至于很快沉入海底。这样，如果船舶破损不严惩，进水不多，只要把进水舱区里的货物搬走，就可以修复破损的地方，不会影响船舶继续航行。如果进水较严重，也可以驶到就近的口或陆地进行修补。因此，水密隔舱既提高了船舶的抗沉性能，又产加了远航的安全性能。
其次，船上分舱，货物的装卸和管理比较方便。不同的货主可以同时在个别的舱区中装货和取化，提高了装卸的效率，又便于进行管理。
另外，由于舱板跟船壳板紧密连结，起着加固船体的作用，不但增加了船舶整体的横向强度，而且取代了加设肋骨的工艺，使造船工艺简化。
由于水密舱结构具有这些优越生，受到普遍的欢迎。1974年泉州湾后渚出土的南宋海船，1976年南朝鲜新安海底发现的元代海船，1982年泉州法石发现的南宋海船，都采用水密隔舱结构形式。新安海船有8个舱区，法石海船大约也是8个舱区。
中国船舶采用的水密隔舱结构，很早就受到国外的赞赏。元代意大利施行家马可.波罗在他的《游记》中，对中国的船舶作了详细的描述。
18世纪末，欧洲开始采用水密隔舱结构。公元1787年，美国著名科学家富兰克林在关于美国和法国之间的邮船计划的信里写着：“货舱照中国的方法分隔成个别的舱区，并且把每个舱区都腻缝紧密，以免进水，似乎并没有不方便的地方。”
英国的本瑟姆曾经考察过中国的船舶结构，并且对欧洲的造船工艺进行了改进，引进了中国的水密隔舱结构。公元1795，他受英国皇家海军的委托，设计并且制造了六艘新型的船只。在他所写的论文中说，他所造的船“有增加强度的隔板，它们可以保护船只，免得进水而沉没，正象现在中国人做的一样。”后来，本瑟姆夫人在为丈夫所写的传记中指出：“这不是本瑟姆将军的发明，他自己曾经公开地说过，‘这是今天的中国人，一如古代的中国人所实行的’。”从此，中国先进的水密隔舱结构，逐渐被欧洲乃至世界各地的造船工艺所吸取，至今仍是船舶设计中重要的结构形式。
在唐中叶以前，往来于南洋的船舶大都是外国船，在《新唐书》和《旧唐书》中，“西域舶”、“西来夷舶”、“蛮舶”、“蕃舶”等名称屡见不鲜。中国人对外国船也备加赞誉。但是到唐末以后，中国海船的水平已经超越了外国。到了宋元时期，中国海船更是蜚声中外，几乎垄断了中国到南洋之间的航线。
宋元时期，中国船舶的船型已经定型，其中以福船、沙船、广船最为著名，被认为中国古代的三大船型。其中应用最广，影响最大的要数福船。
到了南宋时，海舶的制造技术又有较大的进步。据南宋自牧《梦梁录》记载：“海商之船大小不等。大者五千料(石)，可载五六百人。中者二千料(石)至一千料(石)，亦可载二三百人。”南宋朱或《萍洲中谈》也说：“舶船深十丈”。而最大的海舶功重量更达万石以上。
中国海舶的船壳结构也有着独创性。其船壳板之间不是平接的，而是搭接的。这种接法，现在有人称之为“鱼鳞式”结构，有人称之为“错装甲法”结构。其优点是船壳板联结紧密严实，整体强度高，且不易漏水。日本、南朝鲜有的学者在研究新安古船时，认为这种接法以前未发现过，故对新安古船的国籍不敢确定。实际上，泉州后渚古船采有物就是这种船壳结构形式，法石古船的船壳结构更与新安古船相同，可以证明新安古船就是中国船。
在船舶设计上，中国的工匠们很注意为中外客商的海上生活着想，为他们创造了比较舒适的生活条件。船上设有可以携带家属的幽雅客房，备有充裕的食品(包括粮食荤素菜肴以及酒类饮料)，甚至在船上养猪、种菜、种菜、酿酒，以及种植盆景以供观赏。在泉州后渚古船上还出土有象棋子，说明船上置有文化游艺活动用品。
稳定性好、适航性强、安全性高，再加上比较舒适的生活条件，使中国海舶受到中外客商的欢迎。
车船，古代又称轮船，是中国在世界造船史上的又一大贡献。关于车船的最早明确记载是《旧唐书》。书中记载了唐人发明的一种新型战船，“挟二轮蹈之，翔风鼓浪，疾若挂帆度”的记载，而更早的《南齐书.祖冲之传》，曾记载有“千里船”，可以日行一百余里，有人认为是车，因史书记载不明确，尚难以肯定。
车船得到实际应用并得到较大改进，是在南宋时期。公元1132年，宋将王彦恢建造了一种小型车船，称“飞虎战舰”，船旁设有四轮，每轮有八叶桨片。其后，宋水军中的木工高宣改进了车船，建造了有八个轮桨的“八轮车船”。在杨么太湖起义反对南宋朝廷的战斗中，有两艘车船连同高宣一起被义军俘获。高宣又在义军中进一步改进车船，他在两个月里建造了大小车船十多种。其中有一种二十四轮的车船，它的土层发为三层，高达十丈以上，可载一知名士兵。车船上置有撞午，专门用来撞击宋军船只。《宋史.岳飞传》中说，义军“浮舟湖中，以轮激水，其行如飞，旁置撞竿，官舟迎之；辄碎。”
现在，车船已是人们公认的现代轮船的始祖。在近代轮船发展史上，最著名的轮船制造者是美国人富尔顿，他于公元1807年在纽约制造了用机器做动力的明轮船“克莱蒙脱”号，开始了用货船进行定期运输的历史。“克莱蒙脱”号明轮船与中国古代的车船有许多相似之处，只不过是动力由人力改进为动力而已。
第三节航海技术
宋元时期，那时航海者已经非常准确的掌握了季风规律，并利用季风的更换规律进行航海。对于东南亚的太平洋航线来说，如北宋人朱彧的《萍洲可谈》中所说的，“船舶去以十一月、十二月，就北风；来以五月、六月，就南风”。宋朝王十朋曾以“北风航海南风回，远物来输商贾乐”的诗句，描写了利用了季风进行海上贸易的情景。对于通往朝鲜、日本的东北亚航线，对季风的利用则正好相反。
当然，海面上所刮的风并不单纯是季风，还有瞬息万变的各种气侯。因此，古代航海者总结了大量预测天气的经验，并巧妙地利用中国独特的风帆，即可以或降或转支的平式梯形斜帆，根据风向和风力大小进行调节，使船可驶八面风，保证了不论在何种风向下，都要以利用风力进行航，其中，对于顶头风，南宋以后已发明了走之字形的调帆方法，能逆风行船了。
第四节农业
农田的开垦和农作物分布的变化
宋元时期，农业生产又发展到了一个新的水平，从其所养活的人口可以得到反映。有学者估计，“到12世纪初，中国的实际人口有史以来，首次突破1亿。”其中尤以南方的人口增长最快。人口的增加不仅仅是农业生产发展的表现，同时它又给农业带来了极大的压力。这种压力最直接的表现就是耕地不足。出现了“田尽而地，地尽而山，山乡细民，必求垦佃，犹胜不稼”的局面。扩大耕地面积已成当务之急。何处去取得耕地的补尝呢？南方和北方相比，地形地势较为复杂，除了有早已开垦利用的平原以外，更多的是山川和湖泊，于是与水争田，与山争地是解决耕地不足问题的主要方向。从当时的技术条件来说，一些耐旱耐涝作物品种，如黄穋稻和占城稻等的出现和引进为山川和湖泊的开发利用提供了一定的可能性。另外各种农具的出现，也为土地利用方式的多样化创造了条件。宋元时期的土地利用形式有梯田、圩田和架田等几种主要的形式。
梯田之名，始见于宋代，南宋诗人范成大在《骖鸾录》中记载了他游历袁州（今江西宜春）时所看到的情景，“岭阪上皆禾田，层层而上至顶，名曰梯田。”宋元时期，闽、江、淮、浙等地都有许多梯田的分布。其中宋时以福建梯田最多。
梯田所开发的都是山区的农田，但从宋以后的情况来看，新增耕地面积主要来自湖区或水滨地区。早在春秋末期，长江下游太湖地区的人们就已开始筑圩围田。这种围田到唐五代时期，则已发展成“塘浦圩田”。进入南宋之后，围湖造田又进入到了一个新的高潮。大规模的圩田在长江下游及太湖流域地区如星罗棋布。
在各种土地利用方式中最为巧妙的要数架田。架田，又名葑田，是一种浮在水面上的田坵。《陈旉农书》上说：“若深水薮泽，则有葑田，以木缚为田坵，浮系水面，以葑泥附木架上而种艺之。其木架田坵，随水高下浮泛，自不淹溺。”宋元时期，江浙、淮东、二广一带都有使用，其分布的范围也相当广泛。其中二浙最多。与梯田和圩田有所不同，架田在种植粮食作物的同时，还大量地种植蔬菜。
宋元时期，作物的种类有所增加，其中的荞麦和薥黍（即高粱），油料作物中的油菜等就是这一时期新增的种类。荞麦是一种种植季节较长而生育期短，适应性广而耐旱性强的作物，荞麦的普遍种植对于增加复种面积，扩大土地利用和防旱救荒都有一定的作用。但是唐以前，荞麦的种植似乎并不普遍，只是在唐代才开始普及。高粱虽然在魏晋时期即已可能进入中国，但可能仅局限于边疆地区种植，内地种植并不普遍，农书中记载高粱栽培始见于《务本新书》，后《农桑辑要》、《王祯农书》和《农桑衣食撮要》都有记载。供食用、作饲料，秸秆还可以作多种杂用，强调高粱的利用价值，这种不见于以前农书的新杂粮，显然已为人们所重视。除此之外，高粱还以其“茎高丈余”的优势，广泛种植用以保护其它农业生物。
粮食作物种类的增加并没有削弱某些作物在粮食供应中的地位，相反一些作物在粮食供应中的地位还得以加强，稻麦即便如此。中国的粮食生产结构自新石器时代，开始就以粟稻为主，所谓“北粟南稻”，由于隋唐以前，中国的经济重心一直是在北方的黄河流域，所以粟在全国的粮食供应中占有重要的地位。这种格局到了隋唐时期，随着经济重心的南移开始被打破。稻逐渐取代粟在粮食供应中的地位，麦紧跟而上，与粟处于同等的地位。形成了稻粟麦三分天下的局面。到了宋元时期，稻麦的地位又得到了进一步的加强。唐宋以后，南方地区各种土地的利用形式不断出现，加上大量的旱地改为水田，扩大了水稻的种植面积，同时耕作技术的不断提高，也大大地提高了单位面积的产量，这使得水稻在全国粮食供应中的地位扶摇直上。在水稻向北方扩展的同时，麦类作物也在早有麦作种植的南方地区，由于有各级政府的鼓励而得以发展。宋代，由于北方人口的大量南迁，他们把原有的饮食习惯也带到了了南方，社会对麦类的需要量空前增加，以及佃户种麦所能获得的实际利益，因而促进小麦在南方的种植达到了高潮。南宋绍兴（1131-1162）初，出现了“竟种春稼，极目不减淮北”的局面。并在此基础上形成了稻麦二熟制。在稻麦成为主要的粮食作物的同时，芝麻、油菜等也开始成为重要的油料作物。
宋元时期，衣着原料生产开始发生重大的变化。此前衣着原料主要来自于桑柘和大麻。此后，棉花加入进来。由于棉花拥有特殊优秀的性质，非其它纤维品所能及，“且比之桑蚕，无采养之劳，有必收之效；埒之枲苎，免缉绩之工，得御寒之益，可谓不麻而布，不茧而絮”。元代农学家王祯说：“中国自桑土既蚕之后，惟以茧纩为务，殊不知木绵之为用。夫木绵产自海南，诸种艺制作之法駸駸北来，江淮川蜀既获其利；至南北混一之后，商贩于北，服被渐广，名曰‘吉布’，又曰‘棉布’。”特别中随着栽培技术和棉纺织技术的发展，使得棉花在宋元以后得到了普及，到明代已是“地无南北皆宜之，人无贫富皆赖之”的大众衣料。在棉花进入中原的同时，另一种重要的纤维作物苎麻种植也在北方又开始复兴。
土地的利用和地力维持的宝贵经验
农田的开垦和农作物分布的变化使得对土地的利用向着深度和广度进军。与此同时，一些关系到农业生产和农业技术发展的理论问题，诸如什么样的土地适合于种植？什么样的土地适合什么样的作物？地力是否会出现衰竭？如何保持地力常新壮？不同地区之间的作物可否相互引种？等等引起了人们的广泛关注。
1. 粪药说
土壤的性质是不同的，有好坏之别，肥瘐之差。挑肥拣瘐是人们在进行土地利用时共同的心理。但肥沃的土地终究有限，因此，如何来利用表面上看来不太适合种植庄稼的土地是扩大耕地面积时首先要解决的问题。陈旉说：“土壤气脉，其类不一，肥沃硗埆，美恶不同，治之各有宜也。……虽土壤异宜，顾治之得宜，皆可成就。”而治的关键在于用粪。在此基础上，陈旉提出了粪药说。即“相视其土之性类，以所宜粪而粪之，斯得其理也。俚谚谓之粪药，以言用粪犹用药也。”用今天的话来说就是因土施肥。元代王祯继承了这一学说，认为：“田有良薄，土有肥硗，耕农之事，粪壤为急。粪壤者，所以变薄田为良田，化硗土为肥土也。”药有生药之分，剂量也有大小之别。王祯进一步说：“粪田之法，得其中则可，若骤用生粪及布粪过多，粪力峻热即烧杀物，反为害矣。”粪药说的形成，是宋元时代对肥料的作用，有机肥料的特性有了相当深的认识，也反映了当时在肥料施用上已积累了相当丰富的经验，这是我国古代在肥料科学上取得的一项重大成就。
土壤的性质不同，性质也非一成不变，宋元时期，人们发现“地久耕则耗”，一般情况下，“凡田种三、五年，其力已乏”。能否扭转地力衰退的局面呢？陈旉阐述了自己的看法，他说：“凡田种三五年，其力已乏，斯语殆不然也，是未深思也。若能时加新沃之土壤，以粪治之，则益精熟肥美，其力常新壮矣，抑何敝何衰之有？”指出只要重视施肥，或掺用客土，土壤是可以改良的，地力是可以提高的，而且能保持地力常年新壮，那种认为土地种了庄稼，就会土敝气衰的说法是没有根据的。这就是地力常新壮论。
元代，王祯也继承了这一看法，他中说：“所有之田，岁岁种之，土敝气衰，生物不遂，为农者必储粪朽以粪之，则地力常新壮而收获不减”。王祯认为，土地连年种植，如不重视施肥改良，地力是会降低的，庄稼是会长不好的，反之，如果重视积肥、施肥，并采取相应措施，仍能做到“地力常新壮而收获不减”。这是宋元时代对土壤肥力学说的一个重大贡献。
2.风土论
宋元时期作物分布的改变实际上引种的结果。然而在引种过程中有些成功了，有些失败了。是有风土论的发生。《周礼·考工记》：“桔逾淮而北为枳，鸐鹆不逾济，貉逾汶则死，此地气然也。”认为一切生物只能在它的故土生长，逾越这个范围，就会发生变异，甚至引起死亡。宋元时期种植于边疆的棉花开始分南北二路传入中原。由于有的地区因为没有掌握好种棉技术，造成引种的失败，也被有些人归之于“风土不宜”。
元代孟祺等一批农学家，则认为棉花引种失败的原因并不在于风土不宜。他们举例说：“中国之物，出于异方者非一，以古言之，胡桃、西瓜，是不产于流沙葱岭之外乎？以今言之，甘蔗、茗芽，是不产于牂柯、邛筰之表乎！然皆为中国珍用，奚独至于麻绵而疑之”，又说“苎麻本南方之物，木绵亦西域所产，近岁以来，苎麻艺于河南，木绵种于陕右，滋茂繁盛与本土无异，二方之民，深荷其利。”同时又指出：有些地区棉花引种失败，“虽然托之风土，种艺之不谨者有之，抑种艺虽谨，不得其法者亦有之”，即不是风土问题，而是技术上的原因，后来，农学家王祯，在论述棉花种植时，对这一看法，表示完全同意，他在《农书》中说：“信哉言也”。
经过孟祺等人的分析研究，将棉花引种中的风土问题和技术问题，明确的区别了开来，同时，又将地区和风土条件区别了开来，指出尽管地区不同，但不同地区之间有相同的风土条件，作物仍可以引种，能否引种不能完全从地区来决定。这一论述，不仅批驳了“风土不宜”说的错误，为当时棉花的引种和推广扫除了思想障碍，同时也确立了我国古代的风土论，为后来明清时期的玉米、烟草、番薯的引进铺平了道路。
农具和农田水利建设
（一）农具和动力的创新与发展
宋元时期，随着经济重心的南移，稻作的勃兴，一大批与稻作有关的农具相继出现，唐代出现了以江东犁为代表的水田整地农具，包括水田耙、碌碡和礰礋。宋代耖得以普及，标志着水田整地农具的完善，还出现了秧马、秧船等与水稻移栽有关的农具，宋元时期则是水田中耕农具的完善时期，出现了不少与水田中耕有关的不和农具，如耘爪、耘荡（耥）、薅鼓、田漏等。宋元时期还出现了掼稻簟、笐和乔扦等晾晒工具。与此同时，一些原有的农具也由于水稻生产的需要，得到了进一步的推广运用。传统南方水田稻作农具至此已基本出现，并配套定型。
北方旱地农具随着旱地耕作技术体系在魏晋时期的定型，也已经基本上定型了。宋元时期，旱地农具的发展主要是在原有农具上的改进，并进一步完善。其中最有典型意义的有犁刀、耧锄、下粪耧种、砘车、推镰、麦笼、麦钐和麦绰等。以耧车为例，它原本是汉代出现的一种畜力条播农具，宋元时期，对这种旱地农具进行了改进，发展出了耧锄和下粪耧种两种新的畜力农具。
元代王祯《农书》中的《农器图谱》是关于传统农具集大成的著作，在其所载的百余种农具中，除有些是沿袭或存录前代的农具之外，大部分是宋元时期使用，新创或经改良过的。体现了高效、省力、专用、完善、配套等特点。中国传统农具发展至此，已臻于成熟阶段。
在传统农具日益完备的同时，人们还在动力上作文章，以应付各种自然灾害带来的不测，是有应急农具的增加及水力和风力的利用。在应急农具方面，唐代王方翼发明“人耕之法”，宋代推广踏犁和唐宋以后开始流行铁搭。这些农具都是在畜力不足，而被迫采用人力耕作的情况下，所采取的一种补救办法。在动力创新方面，以对水力的运用表现得最为突出。唐宋元时期，出现了水转翻车、水转筒车、水转高车、水磨、水砻、水碾、水轮三事、水转连磨、水击面罗、机碓、水转大纺车等，这些都是用水为动力来推动的灌溉工具和加工工具。以水转翻车为例，据《王祯农书》记载，水转翻车的结构同于脚踏翻车，但必须安装于流水岸边。水转翻车，无需人力畜力，“日夜不止，绝胜踏车”，而且以水力代替人力，“工役既省，所利又溥”。与水转翻车等差不多同时创制的还有风转翻车。最早记载见于元初任仁发《水利集》。集中提到浙西治水有“水车、风车、手戽、桔槔等器”。显然，其中的“风车”无疑是指风转水车，而非加工谷物的风扇车。风力这一时期也用于谷物加工。元人耶律楚材有“冲风磨旧麦，悬碓杵新粳”的诗句，原注：“西人作磨，风动机轴以磨麦”。这说明，在元代东南和西北地区都已利用风力作为动力了。
（二）农田水利的兴修
1、河北海河流域的淀泊工程
北宋建国伊始，便与辽国处在军事对峙状态。为了防止辽国骑兵南下，端拱元年（988），知雄州何承矩上疏，建议在宋辽边界筑堤贮水，播为稻田。当时沧州临津令福建人黄懋也认为屯田种稻于公于私都有利。宋太祖采纳了这一建议，以何承矩为制置河北沿边屯田使，于淳化四年（993）三月，调拔各州镇兵一万八千人，在雄、莫、霸等地（今河北雄县、任丘、霸县等）兴修堤堰600百，设置斗门进行调节，引淀水灌溉种稻。第一年种稻因错用了南方的晚熟品种，在河北不能抽穗，“值霜不成”，于是遭到了本来就反对他屯田者的攻击，第二年改用南方早稻品种，“是岁八月，稻熟”，“至是，承矩载稻穗数车，遣吏送阙下，议者乃息”。“由是自顺安以东濒海，广袤数百里悉为稻田。”这一成功极大地促进了河北淀泊工程的进一步开发，到熙宁年间（1068-1085），界河南岸洼地接纳了滹沱、漳、淇、易、白（沟）、和黄河诸水系，形成了30处由大小淀泊组成的淀泊带，西起保州（今河北保定市）东至沧州泥沽海口，约800余里。
2、黄汴诸河的大规模引浊放淤
北宋中期在王安石变法时期，出现了一个兴修水利的高潮。从熙宁三年（1070）到熙宁九年（1076），全国兴修水利田共10793处，溉田3611万亩。其中引人注目的便是大规模的引浊放淤。北宋熙宁二年（1069），政府设立了“淤田司”，专门负责有关引浊淤田的工作，至熙宁五年（1072）程昉引漳河、洛河淤地，面积达二千四百余顷。此后，他又提出了引黄河、滹沱河水进行淤田的主张。尽管中间存在许多的争论，但由于宰相王安石的大力支持，引浊放淤在熙宁年间的进展还是比较顺利的，淤灌改土的地区一共有34处之多，包括开封汴河一带、豫北、冀南、冀中、晋西南及陕东等地，其中有淤田面积记载的共9处，面积达645万亩。淤灌也收到了良好的效果，一是改良了大片盐碱地，使得原来深、冀、沧（今河北沧县东南）、瀛（今河北河间县）等地，大量不可种艺的斥卤之地，经过黄河、滹沱和漳水等的淤灌之后，成为“美田”。二是提高了产量，使原来五、七斗的亩产量，提高了三倍，达两、三石。但由于存在安全上的隐患，加上朝廷仰漕运为命脉，所以大规模的放淤未能坚持下去，从公元1069-1078年，只有短短的十年便宣告终止。
南方的农田水利南方的水利建设依据于自身的地理条件，主要分为丘陵来原的陂湖灌溉，低湿洼地的水网圩田和东南沿海的捍海石塘。其中著名的工程有木兰陂和范公堤等。木兰陂是北宋期间在福建莆田县修筑的一座引、蓄、灌、排综合利用的大型农田水利工程。范公堤则是范仲淹建议和主持修筑的通、泰、海州捍海堤。木兰陂和范公堤的修成都具有抵挡海潮捍护农田的作用。进入南宋以后，南方的水利建设已明显地超过了北方，故《宋史》如是说：“大抵南渡后，水田之利，富于中原，故水利大兴。”南方的水利兴修工程又主要集中于江浙一带，这与南宋奠都临安不无关系。
江浙的水利工程中又以太湖水系的治理为重中之重。北宋元祐年间单锷就著有《吴中水利书》，提出了行洪、排涝和通运的意见，主张修五堰、开夹苎干渎，以截西来之水，使之不入太湖。熙宁年间郏亶提出运用高圩深埔，束水入港的办法，来恢复和发展塘埔圩田体制。两宋时期，各级政府都曾不遗余力地致力于太湖水利的治理，为扩大耕地面积，使太湖成为全国的粮食供应基地做出了贡献，但太湖地区的水利一起未能彻底地解决，这就使得太湖水利在明清两代仍然是议论的焦点。
园艺、畜牧兽医和蚕桑技术
园艺
宋元时期，经济的发展和城市繁荣，促进了园艺业的发展。《齐民要术》卷首“杂说”云：“如去城郭近，务须多种瓜、菜、茄子等，且得供家，有余出卖。”当时只要在“负郭之间，但得十亩，足赡数口。若稍远城市，可倍添田数，至半顷而止。结庐于上，外周以桑，课之蚕利。内皆种蔬。先作长生韭一二百畦，时新菜二三十种。”事实亦是如此，如《东京梦华录》记载：“大抵都城左近，皆是园圃，百里之内，并无闲地。”汴京有一名菜农名纪生，几十年来靠种菜养活一家30口，临死告诫儿孙们说：“此土十亩地，便是青铜海。”南宋都城临安则有“东门菜、西门水、南门柴、北门米”的说法，何谓“东门菜”呢？周必大讲到“盖东门绝无居民，弥望皆菜园”。菜园之外，更有花园。唐都长安，王室宫苑种花、赏花之风盛行，并影响到社会风尚。据五代王仁裕《开元天宝遗事》的记载，当时京都长安有“移春槛”和“斗花”的习俗。宋代赏花的风气和唐代相比是有过之而无不及。尤以洛阳和杭州为盛。
宋元时期，蔬菜花卉的种类很多。以蔬菜为例，据宋《梦梁录》记载，仅南宋临安一地，蔬菜种类就达30余种。这一时期的主要蔬菜种类有：菘（白菜）、萝卜、胡萝卜、莴苣、菠菜、竹笋、茭白、菌蕈（食用菌）等；花卉的种类则有：牡丹、芍药、菊花、梅花、兰花等。花卉的品种更是繁多。仅周师厚的《洛阳花木记》中就记载了牡丹达109种。果树栽培方面，由于两宋经济的南移，南方热带、亚热带的果树得到了迅速的发展，最突出的当属柑桔和荔枝。
园艺的发展最主要的还表面在技艺方面。宋元时期，出现了白菜黄化技术，“冬间取巨菜，覆以草，积久而去其腐叶，黄白纤莹。”还利用无土栽培培育出了豆芽，在韭菜栽培方面，利用了温室和阳畦，以便在寒冷的季节里也能吃上蔬菜。在食用菌培养方面，创造了人工接种的方法，先是“以蕈碎剉”，将菌种匀布种在经年树朽的坎内，再用蒿叶及土覆盖，经常用泔水浇灌，过一段时间后，还要“以槌棒击树”，帮助菌种扩散，这样到天气蒸暖时，就会长出菌来。花卉栽培技艺也相当精细。牡丹栽培注重接花、种花、浇花、养花、医花；而菊花栽植更细到养胎、传种、扶植、修茸、培护、幻弄、土宜、浇灌、除害等各个环节。嫁接技术在花卉栽培上得到最成功的动用，临安东西马塍人创造的花卉促控栽培的“堂花术”更是名闻遐迩。在柑桔栽培方面，当时已认识到土宜对于柑桔产量和品质的影响，运用了嫁接技术，还实行了对树枝和树根的修整。并采用了刮藓和钩虫两种防治病虫害的方法。对于荔枝也有了不少的认识，认识到荔枝生长年限长，有三四百年犹能结实者，但不耐严寒，并采取相应的防寒措施；二是存在“歇枝”（大小年）现象，同时果实不耐贮藏，因此对于果品的贮藏最为在意。
畜牧兽医
宋代的养马业已不复汉唐之盛，但养牛却得到高度重视，这主要是出于农业动力的考虑。然而农区养牛，不能完全放牧，为其可能会糟蹋忠诚庄稼，且冬天大多地方也无草可牧，因此，牛畜大多时间需要在牛舍中度过，因此养牛的功夫大多花在牛舍上。宋元时期，人们注意到牛舍要保暖，要注意清洁和卫生。喂料要“洁净”、“细剉”，并要“和以麦麸、谷糠或豆，使之微湿”，盛放在槽内，让牛吃饱。喂法上讲究先粗后精。《农桑辑要》指出：“一顿可分三和，皆水拌，第一和草多料少，第二和比前草减少，少加料，第三和草比第二和又减半。”
养牛是为了使用，因此使役宜忌也十分注重。《陈旉农书》说，使役要掌握在“五更初，乘日未出，天气凉时用之”，这样“力倍于常，半日可胜一日之功”，至“日高热喘”时，“便令休息，勿竭其力，以致困乏”。使役还要根据季节的寒暑不同，分别对待。“盛寒之时，宜待日出宴温乃可用，至晚天阴气寒，即早息之”，在“大热之时”，则要“夙馁令饱健，至临用不可极饱，饱即役力伤损也”。《农桑辑要》提出：“食尽，即往使耕，噍了牛无力。”意思是说，喂后不久可以使役，不要等到噍（反刍）完了才用。到了反刍透了，就要给牛以休息和刷拭，喂过水之后，还要上槽。即《农桑辑要》所谓，“牛下饷，噍透，刷刨，饮毕。辰己时间上槽。”元代百姓将牛的喂养和使役，概括为“三和一缴，须管要饱，不要噍了，使去最好”。
养猪、养羊是农区肥料的主要来源。为了多养并养好猪羊，人们积极开辟饲料来源。猪饲料方面增加了水生植物和马齿苋，羊饲料中则有桑叶。宋元时期，太湖流域成为蚕桑业的中心，与此同时，原蒙古羊的一支也落户到了江南，由于缺乏放牧条件，而采用舍饲的办法。春、夏之季，割青草饲喂，秋冬草枯时，便用养蚕余下的桑叶来作饲料。久而久之，蒙古羊在江南地区终于形成了一种特宜于舍饲的新羊种—湖羊。湖羊的出现，实在是养羊饲料开辟的结果。
在兽医学方面，宋真宗景德四年（公元1007），“置牧养上下监，以养疗京城诸坊、监病马”，这是中国设立兽医院之始，收养的病马，“病浅者送上监，深者送下监，分十槽医疗之”。在马病治疗方面，当时值得注意的是马眼浑睛虫的治疗。这是马眼感染牛指状微丝蚴引起的疾病。当时采取了针刺加药物的疗法。另外，当时辽国还采用了用麻醉法切除马肝的外科手术，不过成功率不高。和马病治疗相比，当时人们，特别是南方地区的人民更重视牛病的防治。陈旉《农书》中就列了“医治之宜”专篇，对于牛病的防治作了专门的讨论。指出牛的病因是不同的，针对不同的病因，要对症下药，“其用药，与人相似也，但大为之剂以灌之，即无不愈者。”有些牛病是会传染的，“欲病之不相染，勿令与不病者相近”，即要进行隔离。元代《农桑辑要》对于牛的胀、疥虱、尿血、气噎、肩烂、漏蹄、白膜遮眼、不食水草等诸病，提出了18个具体的治疗处方。
蚕桑
宋元时期，蚕桑业的重心也随经济重心一道移到了南方。南方的蚕桑技术在继承北方蚕桑技术的同时，又有了新的发展。如原来北方的鲁桑系品种在移到杭嘉湖地区之后，逐渐形成了一个新桑种，即湖桑。湖桑保留了鲁桑的一些优点，叶厚大而疏，多津液、少椹，饲蚕蚕大，得丝多。湖桑的形成与当时的桑树繁殖技术不无关系。桑树嫁接即其中之一。最先说到桑树嫁接的是陈旉《农书》，书中提到当时湖州安吉人都能够进行桑树接缚。这种技术在南方形成之后，元代时传到了北方，《农桑辑要》和《王祯农书》都有桑树嫁接的记载，并且从中可以看出，当时桑树嫁接技术有了飞速的发展。嫁接的方式已经有六种之多。六种方法分别为：身接、根接、皮接、枝接、靥接、搭接。除此之外，压条技术也在桑树繁殖上得到广泛的运用。在桑树病虫害的防治方面，《农桑辑要》引《农桑要旨》提到“害桑虫蠹不一，蠦蛛、步屈、麻虫、桑狗为害者，当发生时，必须于桑根周围封土作堆，或用苏子油于桑根周围涂扫，振打既下，令不得复上。”《王祯农书》则提到“用铁钱作钩取之”、“用硫黄作烟熏之”，“或用桐油纸燃塞之”三种治虫方法，《农桑要旨》则进一步提出“尽修桑下为熟地”的农业防治方法。南宋《分门琐碎录》中指出：“桑叶生黄叶而皱者，号曰金桑，非特蚕不食，而木亦将就槁矣。”这是古农书中对桑萎病危害的最早记载。
不过在宋元时期，人们还是把更多的注意力集中在养蚕方面，因为它直接关系到蚕丝的产量和质量。“凡育蚕之法，须自摘种，若买种，鲜有得者。”摘种又是从择茧开始，“开簇时，须择近上向阳或茧草上者，此乃强良好茧。”在择茧之后，还要择卵。宋元时期，采用了低温选优汰劣的方法。这使日后蚕的健康有了保证，但人们并没有放松蚕病的预防。《陈旉农书》指出：蚕“最怕湿热及冷风”，对于蚕病的防治也主要是从控制温湿度来进行的。金元时的《士农必用》批出：“蚕成蚁时，宜极暖，是时天气尚寒；大眠后宜凉，是时天气已暄。又风、雨、阴、晴之不测，朝、暮、昼、夜之不同，一或失应，蚕病即生。”所以要“使其蚕自始至终，不知有寒热之。”当时主要是通过窗户的启闭和室内加温等方法来控制温度和湿度。
元代《农桑辑要》将养蚕经验总结为十个字。这十个字是：十体、三光、八宜、三稀、五广。其中十体指寒、热、饥、饱、稀、密、眠、起、紧、慢（谓饲时紧慢也）。实际是养蚕时的十项注意事项。三光即“白光向食，青光厚饲，皮皱为饥，黄光以渐住食。”是古人看蚕体皮色变化来确定饲养措施的一个概括。八宜即“方眠时宜暗，眠起以后宜明，蚕小并向眠宜暖、宜暗，蚕大并起时宜明、宜凉，向食宜有风（避迎风窗），宜加叶紧饲，新起时怕风，宜薄叶慢饲，蚕之所宜，不可不知。反此必不成矣。”此专就饲养环境而言。三稀分别指下蛾、上箔、入簇时要稀放。五广即人、桑、屋、箔、簇等五个基本条件要求宽裕。十字经验是中国古代对养蚕经验的高度概括。
宋元农学四大家
宋元时期，不光有数学四大家，医学四大家，还应该有农学四大家，他们分别是宋代的陈旉、元代以孟祺为代表的司农司、王祯和鲁明善。这四大家除陈旉是南宋时人外，其他三家都是元代人。元代在中国的统治时间不长，总共不到一百年的时间。但是却在中国农学史上留下了三部了不起的农书，这三部农书分别是《农桑辑要》、《王祯农书》和《农桑衣食撮要》。
一、陈旉及其《农书》
陈旉，自称“西山隐居全真子”，生平事迹不详。仅从他的“自序”和洪兴祖的“跋”中，得知他曾经“躬耕西山”，“种药治圃以自给”。南宋绍兴十九年（公元1149年）他写出了一体《农书》，当时他已74岁，据此推测他应生于北宋熙宁九年（公元1076年）。《陈旉农书》的篇幅不大，全书共有一万余字，分上中下三卷，上卷总论土壤耕作和作物栽培，中卷牛说，讲述耕畜的饲养管理，下卷蚕桑，讨论有关种桑养蚕的技术。其中上卷是全书的主体，在这卷中陈甫比较突出地提到了以下几个方面的内容：一是土地利用。陈旉在“地势之宜篇”中指出，土地的利用必须因地制宜，他依据地势提出了高山、下地、坡地、葑田、湖田五种土地的利用规划；二是土壤肥力学说，陈旉认为，土壤虽有多种，好坏不一，只要治得其宜，都能适合于栽培作物。陈旉还认为，如果能够时常加入新而肥沃的土壤，施用肥料，可以使土壤更加精熟肥美，地力也将会保持新壮的，不存在什么衰敝的问题。三是肥料和施肥学说，陈旉在《农书》中不但有“粪田之宜”专篇，在其它各篇之中也都谈到了肥料，显示了他对于肥料的重视，并在肥源和施肥方法方面有不少的创造和发明；四是水稻栽培，《陈甫农书》是第一本关于南方稻区农业技术的农书，书中对于稻田整地和水田中耕等都有论述，还有专篇谈论水稻育秧。这些标志着传统的水稻栽培技术至此已经基本定型了。
二、《农桑辑要》
《农桑辑要》是元代专管农桑，水利的中央机构“大司农”组织编写的。主持人孟祺、张文谦、畅师文、苗好谦等都是当时农业方面的专家。书成于至元十年（一二七三年）。它是现存最早的官修农书。《农桑辑要》全书共有六万五千多字，分作七卷。卷一典训，讲述农桑起源及其经史中关于重农的言论和事迹，相当于全书的绪论；卷二耕垦，播种，包括整地，选种总论及大田作物的栽培各论；卷三栽桑，卷四养蚕，讲述种桑养蚕；卷五瓜菜、果实，讲的是园艺作物；卷六竹木、药草，记载多种林木和药用植物，兼及水生植物和甘蔗；卷七孳畜、禽鱼、蜜蜂，讲动物饲养。从全书的整个布局来看，《农桑辑要》基本上继承了《齐民要术》的内容，但是《农桑辑要》和《齐民要术》等书相比，也有一些显著的特点。首先，《农桑辑要》增加一些新的资料。如苎麻、木棉、西瓜、胡萝卜、同蒿、人苋、莙荙、甘蔗、养蜂等，都注明了“新添”。其次，《农桑辑要》第一次将蚕桑和棉花等衣着原料的生产放在与粮食生产同等重要的地位，以大量的篇幅介绍了当时栽桑养蚕的成就，还“新添”了苎麻和木棉，以及作者之一的孟祺所作的“论九谷风土及种莳时月”和“论苎麻、木棉”等项内容，从理论上和技术上阐述向北方推广木棉和苎麻的可能性。第三，《农桑辑要》提出一种全新的风土观念。指出环境条件对于作物生长是有影响的，亦即是有风土论，但在一定条件下，作物又是可以引种的，不能唯风土论。引种的失败不能完全归罪于风土，有的是没有好好地种，有的是好好种了，但是却方法不得当。这种看法，不仅为当时的棉花的传播，也为后来的番薯，玉米，花生，烟草等作物的引进和传播，在思想上铺平了道路。
三、王祯及其《农书》
《王祯农书》成书于1313年以前，作者王祯是山东东平人，他曾经在宣州旌德县（今安徽旌德县）和信州永丰县（今江西省广丰县）两地任县尹。农书就是在他任职期间，为了劝农而编写的。《王祯农书》系由三部分组成的，第一部“农桑通诀”，即农业通论。共有六卷，十九篇。书中首先论述了农业、牛耕和桑业的起源；农业与天时、地利及人力三者之间的关系，接着按照农业生产春耕、夏耘、秋收、冬藏的基本顺序记载了大田作物生产过程中，每个环节所应该采取的一些共同的基本措施；最后是“种植”、“畜养”和“蚕缫”三篇，载有关林木种植，包括桑树，禽畜饲养以及蚕茧加工等方面的技术。这一部分中，还穿插了一些与农业生产关系不大的内容，如“祈报”，“劝助”等篇。第二部分“百谷谱”，共有四卷十一篇，这部分属于作物栽培各论，书中一共叙述了谷属，蔬属等七类，八十多种植物的栽培，保护，收获，贮藏和加工利用等方面的技术与方法，后面还附有一段“备荒论”；第三部分“农器图谱”，共十二卷，是《王祯农书》的重点，篇幅上占全书的五分之四。收集了三百零六件图，分作二十门。《王祯农书》的特点主要有两个方面：一是它第一次将南北农业技术写进在同一本农书之中，成为第一本兼论南北农业技术的农书；二是“农器图谱”的写作。这不仅是以前历代无法比拟的，而且后世农书和类书所记载的农具也大份以它为范本。
四、鲁明善及其《农桑衣食撮要》
在《王祯农书》出版后的第二年，即元代仁宗延祐元年（1314年），又一本重要的农书问世了这就是《农桑衣食撮要》。《农桑衣食撮要》的作者是鲁明善，维吾尔族人，曾经在安丰路、太平路、池州府任职，后来又转监衡州、桂阳、靖州等地，历史上称他“连领六郡，五为监一为守”，所到之处，政绩显赫，声震朝野。《农桑衣食撮要》就是他在安丰路（今安徽寿县年）任职时撰写的。《农桑衣食撮要》在写作方法上采用了月令体形式，全书以农桑为主，还包括林、牧、副、渔各业，凡是属于气象、水利、畜牧、园艺、农产品加工等各种农事项目，以及衣、食、住等等方面应有尽有，用作者自己的来说：“凡天时，地利之宜，种敛藏之法，纤悉无遗，具在是书。”据统计，书中除介绍了五谷（稻麦黍粟豆等粮食作物）和六畜（牛羊马鸡鹅鸭等畜禽）以外，还记载了蔬菜四十种，果树十多种，经济作物和林木各十三种；还有一些江南地区特产，如鸡头（芡实）、菱、藕、茭白、竹笋、鳜鱼等也作了介绍。书中还介绍了一些西北少数民族的的农牧业生产经验，如，二月“插葡萄”，五月“造酥油”，“晒干酪”以及十二月“收羊种”等内容。《农桑衣食撮要》和同时代的《农桑辑要》和《王祯农书》》相比，在著书方法上除了采用月令体外，还有个明显的特点，这就是在行文时力求通俗易懂，方便实用。发满足农民读者的需要。因此，《农桑衣食撮要》被称为是“最好的农家月令书之一”。
生物学知识的发展
谱录类著作给人印象最深的是关于动植物品种或种类的记载。这实际上也是当时生物学知识发展的反映。如欧阳修的《牡丹记》不但记载了24个品种，而且还认识到观赏牡丹起源于野生类型的山牡丹，这种牡丹“与荆棘无异，土人皆取以为薪”，并指出单叶花是其原始类型，后来经过人工栽培、嫁接、选育，推陈出新，才逐渐培育出千叶花的品种。书中还记载了一个由突变产生的珍奇品种——潜溪红，这是关于芽变的最早记载，也是利用芽变培育新品种最早最典型的事例。周师厚的《牡丹记》中也提到了两个由突变培育出来的品种——御袍黄和洗妆红，还第一次述及重瓣花“间金”的花瓣是由黄色雄蕊演变而来，甚至推测不同品种可能来源于同一个亲本，如“魏胜”和“都胜”可能都是魏花的后代。刘蒙在《菊谱》中提到“花之形色变异，如牡丹之类，岁取其变者以为新。”并提出“今此菊亦疑所变也。”并据此推测，当时丰富多采的菊花品种是由古代少数品种变异而来的。这种以变异为材料得出可通过人工选择实现生物由少数类型演化成多数类型的思想，不仅可以指导生产实践，而且也是近代生物进化论的萌芽。再如陈翥《桐谱》在分类学方面，对“种”的考察研究已经注意到形态学、生理学、解剖学等方面的的特征，做到既详细又能抓住“种”的典型特征进行精确描述。他正确地把白花桐（白花泡桐），紫花桐（绒毛泡桐）和一个白花桐的变种归为一类，已经精确到现代分类学上玄参科泡桐属的层次，他还认识泡桐、梧桐（青桐）和油桐三者之间存在着极大的科间差异，是桐树认识史上一次飞跃。
第四节宋元建筑
宋代建筑
一、宋代建筑概貌
经过了五代十国短暂的纷争，宋朝（公元960－1279年）登上了中国的历史舞台。在史学家眼里，这是一个颇有争议、又值得关注的时代。在南、北宋存在的三百多年时间里一直受到北方游牧民族的威胁和侵扰，北宋与辽、金对峙，南宋与西夏、金、元对峙并最终被元取代。宋代的历史一方面是由于它过分的中央集权，重文轻武，对外采取和亲纳币的妥协政策，是中国古代政治、军事上较为衰落的朝代；另一方面它在社会经济、文化、手工业和商业方面都有较大发展，科学技术更有很大进步，中国的四大发明中的三项：印刷术、指南针与火药，正是在宋代出现的。经济的发展和科技水平的进步使得宋代的建筑水平达到了新的高度，取得了辉煌的成就。
宋代建筑是中国古建筑体系的大转变时期。规模一般比唐朝小，但比唐朝建筑更为秀丽、绚烂而富于变化，出现了各种复杂形式的殿阁楼台，主要以殿堂、寺塔和墓室建筑为代表，流行仿木构建筑形式的砖石塔和墓葬，创造了很多华丽精美的作品。装饰上多用彩绘、雕刻及琉璃砖瓦等，建筑构件开始趋向标准化，并有了建筑总结性著作如《木经》、《营造法式》。
二、宋代建筑的艺术价值
宋代建筑虽然没有了唐代建筑的雄伟和大气，但是他的建筑结构和建筑装饰却有很高的艺术价值，直到现在仍被人称颂。
1、奇特的建筑布局：例如河北正定隆兴寺，其布局和结构是典型的宋代建筑，整个寺院纵深展开，殿宇重重，高潮迭起。院落空间时宽时窄，随建筑错落而变幻。佛香阁与周围的转轮藏、慈氏阁所形成的空间，成为整组寺院建筑群的高潮，具极强的感染力。寺中的摩尼殿－－为隆兴寺现存历史、艺术、科学价值最高的摩尼殿。大殿建在1.2米高的台基上，殿面阔、进深皆七间，重榴歇山顶。奇特的是，正方形殿身每面正中各出一扇向前的歇山式抱厦，使平面形成十字形。由于殿身和四抱厦的整体组合，大殿外观重叠雄伟。对此，著名古建筑学家梁思成先生大加赞赏：“这种的布局，我们平时除去北平故宫紫禁城角楼外，只在宋画里见过；那种画意的溉洒、古劲的庄严，的确令人起一种不可言喻的感觉，尤其是在立体布局的观点上，这摩尼殿重叠雄伟，可以算是艺臻极品，而在中国建筑物里也是别开生面。”
2、清雅柔逸的园林建筑
宋代是中国古典园林创造的成熟期。以北宋东京为例，有关文献所登录的私家、皇家园林名字就有一百五十余个，此可见宋代园林建筑之盛。宋代的皇家园林和私家园林不仅数量超过前代，而且艺术风格更加细致、清新，诗情画意更为浓郁，意境创造更加自觉。通过借景、补景等方式强调人与自然的和谐。较有代表性的宋代宫殿园林有山西太原的“晋祠”。
晋祠位于山西省太原市西南郊25公里处，其主殿圣母殿和“鱼沼飞梁”是北宋遗物。其标志性建筑“圣母殿”创建于北宋天圣年间（公元1023——1032年），是现在晋祠内最为古老的建筑。晋祠内圣母殿的宋塑侍女（泥塑）、老枝纵横的周柏（齐年柏）、长流不息的难老泉，并称“晋祠三绝。
鱼沼飞梁，全沼为一方形水池，池中立三十四根小八角形石柱，柱顶架斗拱和梁木承托着十字形桥面，就是飞梁。整个造型犹如展翅欲飞的大鸟，故称飞梁。这种形制奇特，造型优美的十字形桥式，在我国现存实物仅此一例。它对于研究我国古代桥梁建筑很有价值。
3、富丽华贵的建筑装饰
装饰与建筑的有机结合是宋代的一大特点，宋代建筑从外貌到室内，都和唐代有显著不同，在建筑技巧娴熟的基础上，着力于建筑细部的刻画，不仅一梁一柱都要进行艺术加工，而且对于装修和装饰更要着力细致处理。格子门的一条门框可以有七八种断面形式，毯文窗格的棱条表面要加上凸起的线脚。在彩画中一朵花的每一花瓣都要经过由浅到深、四层晕染才算完成。雕一朵花，花瓣造形极尽变化，生动活泼。
一些宗教建筑中，室内作神灵居住的“天宫楼阁”，把虚幻中的佛国净土形象地展现在人们的眼前。在墓葬建筑中，望想将生活中美的感受永远保存下来，于是出现了墓主观戏、墓主夫妻饮宴、墓主出行和回归之类题材的壁画或雕刻。工匠观察事物细致入微，刀功绘笔掌握熟练。在建筑内部空间的塑造上，力图表现出人们的审美理想。这些壁画和雕刻对后来的民间图案发展有着指导性的意义。
三、宋代建筑的文化内涵
我们说建筑总是根植于一定的文化土壤和文化背景中的，宋代的文化正如王王振复老师在《中国建筑的文化历程》中所描述的“宋代是一个文弱而文雅的时代，其思想感情已有唐代的热烈奔放而渐渐变冷从而收敛自己，犹如从崇拜旭日而转为崇拜明月，从敢于面对喷薄之朝阳转而遥望明寂之星空，……，显得宁静而沉滤。”宋代的建筑风格也深深的烙上了宋型文化的痕迹。
首先是建筑的尺度缩小。不管是北宋首都东京，还是南宋首都临安，其城池和宫殿的规模都远远小于唐代长安。《中国建筑史》指出：“北宋宫殿布局不如唐代恢廓。”比如东京宫城“因为他的宫城是在州级子城的基础上扩张而成。仅2.5公里周长，……，这些都是气局不大之处。”至于陵墓建筑尺度趋小，也很明显。以北宋的七帝八陵为例，他们比较拥挤地集中在河南巩县，分布在相距不过10公里的地域范围内。这种建筑布局虽然与当时的国力贫弱有关，但主要还是受到当时理学思想的影响，理学提倡“存天理、去人欲”，因此当时的中国文人学子及其整个民族的文化心态，有“向内转”、“内敛”、“内倾”的特性，在物质层面上一般不求其宏大，而在精神象征意义上具有深广的蕴意。正如宋代理学家邵雍言“心安身自安，身安室自宽”，“气吐胸中，充塞宇宙”。
其次是建筑布局随意。完全打破了“坊”、“市”界限，商业活动不再限制在特定的区域，住家和商业贸易、手工业作坊等直接面对街道，形成了临街设店的平面布局，并且取消夜禁制度。体现了城市市民意识和实用观念的苏醒。也体现了宋代文化的世俗化，平民化倾向。
再次是建筑风格改变。宋代的宫殿不论是群组建筑还是个体形象都是清雅柔逸之风采，尤其其屋顶形象，屋脊、屋角有起翘之势，给人以轻灵、柔美、秀逸的感觉。宋代的园林建筑更是纤巧秀丽、融自然美与人工美于一体。建筑的这种风格和宋代的绘画、雕塑都有相似之处，如被称为“马一角”的马远的山水画，画面大部分是空白或远水平野，只一角有一点点画，令人看起来辽阔无垠而心旷神怡。我想这也是与当时的社会背景相适应的吧。
另外，宋代还产生了大量的书院建筑，如白鹿洞书院、应天书院、岳麓书院、嵩阳书院等，这是与宋代的教育制度密切相关的，宋代重文轻武的国策，以及扩大科举取士名额的政策使大量寒门学子奔求功名有望，极大地刺激了各类书院的发展，也促进了书院建筑的发展。
四、宋代建筑的科技含量
如前所述，宋代是我国古代社会中科技水平发展较高的一个朝代，同样宋代的建筑也体现了其高超的技术水平，对后世及至当代的建筑界都产生了一定的指导意义。这主要表现在砖石建筑上，如福建的洛阳桥。
洛阳桥位于福建省泉州市东北10公里的洛阳江上，旧名万安渡，故又称万安桥，宋皇佑五年（1053年）至嘉佑四年（1059年）建，历时六年完成。全长540米，桥宽7米，为一座巨石砌成的梁桥。
洛阳桥建筑技术：
①筏型基础：由于当时洛阳江潮狂水急，“水阔五里”、“深不可址”，桥基屡被摧毁。造桥工匠创造了一种直到近代才被人们认识的新型桥基——筏形基础，就是沿着桥的中轴线抛置大量石块，形成一条连结江底的矮石堤，然后在上面建造桥墩。
②“种蛎固基法”：为了巩固桥基，在桥下养殖了大量的牡蛎，通过牡蛎无孔不入的繁殖，把分散的石块胶固成整体，以作为桥的基础，然后在稳固的基础上再用大石块砌出四十六座桥墩，上放巨大石梁，然后铺石板。
③“浮运架梁法”：石梁自重很大，不易搬运，利用海潮水位涨落的环境特点，采用浮运架桥把一条条重达数吨的大石板架在桥面上。
洛阳桥的建造，是我国古代桥梁建筑史上的伟大创举，也是对世界桥梁科学的一大贡献。
筏型基础的建造方式对中国乃至世界造桥科学都是一个伟大的贡献。“种蛎固基法”，也是世界上第一个把生物学应用于桥梁工程的先例。“浮运架梁法”，利用海朝涨落的高低位置，架设桥面大石板，显示了我们先民建桥的非凡才智。船形桥墩也颇具特色，它有利于分水。洛阳桥成功地建成了我国第一座海港大石桥，不仅使洛阳江天堑变成通途，对泉州海外交通事业的发展也起着重大的作用。
五、宋代建筑的影响
宋代的建筑处于中国古代建筑的成熟阶段，其建筑艺术和技术对海内外都产生很大的影响，据记载贯穿南北宋的金（女真族）在灭了辽和北宋之后也尊“汉法”。在建筑上，所用工匠多为汉人，其建筑形式，特别是在细部及装修上造型柔丽、纤巧，明显受宋影响。元代在宫殿布局、街市设置等方面也多有宋型特点。另据专家考证，日本著名东大寺佛殿与广东潮州开元寺天王殿一摸一样，证明当时的宋代建筑风格已为海外所学习。《营造法式》在南宋和元代均被重刊，明代还被用于当时的建筑工程，可称之为中国古代建筑行业的权威性巨著。
元代建筑
据历史记载，蒙古族大约于公元7世纪登上历史舞台，13世纪强大了起来。他们南下入侵中原，灭掉了金朝和宋朝，又向西扩张，侵占了中亚、东欧，成为了版图空前巨大的蒙古帝国。南下和西征，使蒙古人开阔了眼界，广泛接触和吸收了东西方各民族的文化。在元朝，游牧文明与农业文明相互冲突与融合，推动了中国文化的发展。但元前期由于由蒙古军的南扰，使中原和原南宋地区的社会经济遭到严重破坏。战乱使经济发展停滞，甚至倒退，导至手工业的畸形发展。元中叶后手工业和生产力得到恢复与发展，中原和江南沿海若干城市也进步繁荣起来，宋以来之邻街设店的格局也进一步发展。蒙古族统治阶级提倡儒学，作为正统思想，喇嘛教为元主要宗教，其他宗教亦受提倡。元朝实行种族歧视政策，把人分为四等，第一等为蒙古人，原南宋地区的汉人被排到第四等。但这不是绝对的，也有蒙古族劳动人民受压迫，汉族地主作威作福的现象。这种民族、阶级二重压迫，汉族人民和其他少数民族当然不能忍受，与反动统治进行了坚决的斗争。
在建筑方面，各民族文化交流和工艺美术带来新的因素，使中国建筑呈现出若干新趋势。此时期大量使用减柱法，但正式建筑仍采满堂柱网，喇嘛教建筑有了新的发展。汉族传统建筑的正统地位在此时期并没有被动摇，并继续发展。官式建筑斗拱的作用进一步减弱，斗拱比例渐小，补间铺作进一步增多。此外，由于蒙古族的传统，在元朝的皇宫中出现了若干盝顶殿、棕毛殿和畏兀尔殿等，这是前所未有的。
城市建设
蒙古族在成吉思汗的统领下攻占北京并一把火烧掉了金代中都。1272年，元朝定都北京。至此，北京终于从中国数以千计的城市中脱颖而出，第一次成为全中国的政治、经济和文化中心，并延续到明、清两代。在一片荒野上营建的大都城，由汉人刘秉忠，阿拉伯人也黑迭儿及科学家郭守敬共同规划，是我国第一个按照《考工记》理想所设计的城市，具有方整的格局，良好的水利系统，纵横交错的街道，和繁荣的市街景观。它以今天北海公园为中心，南城墙在今日长安街以南，北城墙在德胜门和安定门外小关一线，东墙在东直门和建国门，西墙在西直门和复兴门。城墙四周有11个城门。元代城墙仍以土筑成，北城墙遗址上至今还有断壁残垣可供游人抚今追昔。元代还在城门之外加修瓮城，目的是加强城门守军的防护能力。其上筑有高大的箭楼，设排射孔，守城士兵出击时可在瓮城内集结，然后启门出击。如现在俗称的“前门”就是正阳门的瓮城。中间偏南处就是宫殿林立的皇城。元大都宫城位于全城南部中央，大明殿为前朝，延春宫为后宫。宫城北部为御苑，宫城西部为太液池。太液池两岸，南为隆福宫，北为兴圣宫。三宫鼎峙，形成以太液池为中心的宫苑区。三宫周围绕以萧墙，又称红门拦马墙。元大都无疑是当时世界上最宏伟、最繁荣的城市，难怪马可波罗惊叹：大都“街道甚直，此端可见彼端，盖其布置，使此门可由街道远望彼门。城中有壮丽的宫殿，复有美丽邸舍甚多。各大街两旁，皆有种种商店屋舍。每方足以建筑大屋，连同庭院园囿而有余……方地周围皆是美丽道路，行人由斯往来。全城地面规划有如棋盘，其美善之极，未可宣言。”
元代的宫殿穷极奢侈，使用了大量昂贵的建筑材料。这些华贵的宫殿，都是由作为奴隶的工匠建造的，等到元朝的反动统治被推翻后，这些由劳动人民的血和泪建造起来的宫殿，被明朝大将军徐达拆毁。但不管怎么说，这毕竟是劳动人民智慧的结晶。
宗教建筑
元朝各种宗教并存发展，建造了很多大型庙宇。原来只流行于西藏的喇嘛教，这是在内地开始传播，建了不少寺塔，一直延续到明、清二朝。
现存北岳庙德宁殿是是我国现存元代木结构建筑中最大的一座。也是庙内的主体建筑。大殿建在高大的台基之上，高30余米，重檐庑殿式，琉璃瓦脊，青瓦顶。檐下高悬元世祖忽必烈亲笔题书的“德宁之殿”匾额。殿内绘有巨幅壁画《天宫图》，高约7米，长约18米。画面色彩浓郁协调，线条流畅洒脱，据传为唐朝关道子所绘，虽经考证为元人仿唐代技法之作，但仍不失为我国美术史上罕见的杰作。
山西永济县永乐宫是元朝道教建筑的典型，也是当时全真派的一个重要据点。一九五九年修建三门峡水库时为了免于水淹，迁到了现在的芮城县城附近。永乐宫规模宏伟，气势不凡，建筑面积达八万六千多平方米。宫门、三清殿、纯阳殿、重阳殿排列在一条五百米长的中轴线上。三清殿是永乐宫最大的殿，仅屋脊上的琉璃鸱尾就有三米高。这样巨大的屋顶前坡用蓝色琉璃瓦组成三个菱形图案；殿檐周围镶着琉璃瓦边，与殿内外的雕塑、彩绘相互辉映。三清殿保持着宋代特色，为元代官饰大木构典型。
永乐宫内艺术价值最高的是精美的壁画。三清殿内的壁画是永乐宫壁画的精华，面积共有403.34平方米。从画家题名的遗墨中可知，这些画完成于元代泰定二年（1325年）。在4米多高、90多米长的巨幅壁画上，展现了天神们朝拜元始天尊——老子的情景。南墙西侧的青龙、白虎两星君，为这个庞大的仪仗队的前导，神龛背后的三十二帝君为后卫；东、西、北三壁及神龛的左右两侧壁上分别画着南极长生大帝、西王母等八位主神，这八尊主神的周围簇拥着雷公、电母、八卦星君、各方星宿等神君。我国古代的画师，以惊人丰富的想象力，把二百多个人物表现得惟妙惟肖。这幅朝元图本是静止的朝拜场面，但画家独具匠心地在静中求动，二百多个人物有的说话，有的倾听，有的沉思，有的凝神，或坐或立，或俯或仰，或行或止，安排得非常得体，纷繁而不杂乱，众多而不零碎，使人感到构图统一而完整。这里的壁画继承了唐画风，在人物画的线条运用上达到了很高的成就，粗细、长短、浓谈、刚柔不同的线条勾画出各种不同物体的质感。
塔
元代起，从尼泊尔等地传入西藏的覆钵式瓶形喇嘛塔又流行于中原，我们可以把它看作是窣堵坡（stupa）的一种变体。现存单体塔的代表作品为北京妙应寺白塔。
妙应寺即白塔寺，位于北京阜城门内。辽道宗寿昌二年（1096年），曾在此修建过一座佛舍利塔.后来此塔毁于兵火。元世祖忽必烈敕令在辽塔遗址上修建一座喇嘛塔。这一工程由尼泊尔人阿尼哥主持，经过8年精心设计修建，于至元十六年（1279年）竣工。白塔通高50.9米，基座面积810平方米，从下至上由塔座、塔身、相轮、华盖和塔刹五部分组成。塔座高9米，分为3层。下层为护墙，平面成方形。中层与上层均为折角须弥座式，平面呈现"亚"字形，四周均向内递收二折，形似房屋的四出轩。其转角处有角柱，轮廓分明。上层须弥座上周匝放有铁灯龛。大须弥座式基台之上为一巨型覆莲座，即以砖砌筑并雕出的巨大的莲瓣，外涂白灰。莲座外尚有五道环带形"金刚圈"，用以随托塔身。塔身为一巨大的覆钵，形如宝瓶，也叫塔肚，直径18.4米外形雄浑稳健，环绕七条铁箍，使塔身成为一个坚固的整体。塔身之上又是一层折角式须弥座，用以连接塔身与相轮。相轮层层拔起，下大上小，呈圆锥形，共13层，故名为"十三天"。相轮是鉴别此类塔年代的标准。凡早期喇嘛塔，十三天部分较为粗壮，下大上小，形如圆锥。而到了明、清，这一部分上下的大小逐步接近，不少清代喇嘛塔的十三天相轮几乎接近圆柱形了。华盖之上就是塔的最上部分——塔刹。佛塔的刹顶多作仰月或宝珠，而此塔刹乃为一铜制小型喇嘛塔，高4.2米，重4吨，金光闪烁，耀眼醒目。科学建筑
元世祖忽必烈统一中国后，为了促进农牧业的发展，于元至元十三年（1276年），任用著名的科学家郭守敬、王恂进行一次规模巨大的历法改革。郭守敬首先提出：“历之本在于测验，而测验之器，莫先于仪表”的正确主张。在元世祖忽必烈的大力支持下，在历法的改革中，经他的手创造了许多技术含量很高的天文仪器。当时，他在全国建立了27个观测站，位于河南登封告成的观星台，就是当时全国的中心观测站。观星台是我国天文科学发展史上的宝贵遗产和重要的实物资料，对于研究我国天文史和建筑史都有很高的价值。
观星台是我国现存最古老的天文建筑，也是世界上一座著名的天文科学古迹，它反映了我国古代天文学发展的卓越成就。台的型制是由台身和石圭组成，台身形状似覆斗，系砖石结构，台高九点四六米连台顶小房通高12.62米，台上方每边宽8米，底边每边长16米。台身四周筑有砖石踏道和梯栏盘旋簇拥台身，使整个建筑布局，显得庄严而巍峨；台顶各边砌有女儿墙，台上放有天文仪器，以观天象。北壁正中有一直立的凹槽，正对量天尺。量天尺又称石圭，以36块青石平铺而成，全长31.19米，合元朝钦天监表尺一百二十八尺，宽四尺五寸，厚一尺四寸，石圭南头有注水池，北有排水孔。1975年经北京天文台测验，证明其方向，正在当地子午线上，即正南北方向，量天尺上边的平面上，刻有两条水槽与水池相连，目的是装上水检验圭面是否平正。它的原理是用观星台的立槽代替高表，用量天尺代替石圭，而且都增加长度，高表由八尺改为四十尺，石圭长达一百二十八尺，这样，就大大提高了精确度，据测量其精确度，可达两毫米左右，相当于太阳天顶距误差1/3角分，比晚于它300年的西方最精密的天文观测还要精确。
园林陵墓
元御苑西有翠殿、花亭、球阁、金殿，苑外重绕长庑，庑後出内墙，连东海，以接厚载门，门上建高阁，东百步，有观台，台旁有雪柳万株。
蒙古人早期采用天葬、风葬，後亦采用木棺葬。
元代建筑技艺
元代宫室建筑也承袭了唐宋以来的传统，而部份地方建筑则继承金代，在结构上做新的尝试，使用大内额构架，大胆运用减柱、移柱法和圆木、弯料，富含任意自由奔放的性格。但由于木料本身的性质所限，加之没有科学的计算方法，减柱、移柱往往是失败的，后来不得不用额外的柱加固。
元代继宋金建筑的布局形式，有前三殿和后三宫，其处里的手法是元朝采用工字型制。
元朝以后的装饰纹样倾向平实、写实的路线，宫殿建筑的色彩和图案为精密研究，风格秀丽且绚烂。
第八节毕升与活字印刷术
毕升（？-1051）中国古代发明家。北宋淮南路蕲州蕲水县直河乡（今湖北省英山县草盘地镇五桂墩村）人。在唐代发明雕版印刷术的基础上，宋仁宗庆历年间（1041-1048年），平民毕升创造了活字印刷术。这是中国对于世界文明的发展所作出的又一伟大贡献。
印刷术是我們伟大的中华民族的四大发明之一，是对世界文化发展的重大贡献，距今已有１３００多年的历史了。我国最早的印刷术，是雕版印刷术，方法是先把木板刨平，锯成两页书大小。然后在板面上抹上一层浆糊，把写好的文稿薄纸翻贴在板面上。雕刻匠用刻刀把一个个字刻出來。如果让字凸出來，這叫阳文版；如果让字凹下去，就叫阴文版。印刷的时候，先在制好的文字版上刷上油墨，然后把白纸盖到版上，用刷子轻轻刷平，文字就转印在纸上了。一页页刻好，一页页印好后再分装成册，一本书就出版了。雕版印刷实行了一段时期之后，人們渐渐发现這种方法太费工料了，因此，人們迫切要求改进印刷技术。到了北宋时期，毕升不断总结前人的经验，经过了历时八九年的艰苦钻研，终於创造出來了泥活字印刷术。他首先用泥土做成一个个小型四方长柱体，把顶端切平后刻上一个个单字，然后再放入火中锻烧以增强它們的硬度，使每一个字都像小巧玲珑的小瓷砖一样。烧好后，他又把每个字按韵排列好。每到印刷时，就按着底稿的要求將字拣出來，一行一行排在铁板上，周围用铁框扎紧。为了使每一块活字版形成一个坚固的整体，除了周围用铁框外，预先在铁板上放一些松脂、蜡等粘合物。当把每块活字版在火上烤的时候，它們就熔化了，這时可以趁势用平板將活字压平，冷却后，活字就牢固地固定在铁板上了。然后刷上油墨，把白纸盖在活字板上印刷，印完后，可以再將铁板烤热，松香熔化了，就可以將活字一个个再拣起來，排列好，保存好，以备以后再用。這样印书，既方便，又省工料，使印刷大大加快了速度和效率。
