制肥技术中的“农业炼丹术”
——以徐光启著述中记载的“粪丹”为中心
王龙阳传粪丹法，每亩用成丹一升
——（明）徐光启《农书草稿》
笔者在第三章中已深入探讨过肥料搜集对农业施肥的重要性，但即使对于粪多力勤的“上农”而言，有时仍难免会遇到“然勤矣，苟无制粪之法，亦徒劳也”的尴尬情形，肥料制作技术是肥料技术史研究中一个重要的问题，传统肥料在经过制作之后能从数量和质量两方面转变为更上成的优质肥料，既避免了其本身的缺点又能增强肥力。宋代以降特别是明清时期，农民在制肥技术上有了明显的突破，据记载当时的制粪方法有诸多种，“有踏粪法、有窖粪法、有蒸粪法、有酿粪法、有煨粪法、有煮粪法”，农民在制肥工艺上有很大进展，前贤对宋至清代农民在制肥技术上的改进与进步已有诸多论述，此处不赘，本章节拟重点讨论士人知识阶层在肥料制作过程中的努力。
珀金斯在其极具影响力的，关于明初直至新中国成立后600年间中国农业研究的力作《中国农业的发展（1368-1968）》中认为：在1957年之前，中国人口的增长与单位面积投入劳力的增加是农业产量得以增长的主要原因，而农业技术在这漫长的时间中却基本没发生变化，技术对农业增产的贡献甚微。但他意识到在肥料技术领域似乎出现了某种程度的进步，并大加赞赏地认为：“豆饼中潜藏的肥料的发现，确实是技术普遍停滞景象中的一个例外”。其实珀金斯并不知晓，早在明代就有一批士人在从事世界上最早对浓缩肥料——“粪丹”的尝试性研究工作，其在肥料技术史上的地位要远远超过珀金斯所推崇的对豆饼中潜藏肥料的发现与饼肥的使用。但由于此项技术几乎没有被应用于农业生产实践中，而没有进入到经济史家的研究视野；同时，受英雄史观与只重视伟大技术发明的辉格史编史学的影响，一项没被应用的、“失败”的技术发明也不会引起科技史家的兴趣，所以致使粪丹这项技术上的创新被前辈学者有意或无意地遗忘，仅在文章不显眼处抑或注脚中偶有提及，并无专门、系统论述这项技术的研究成果出现。本章节拟从技术社会史的角度对这项“失败”的技术发明进行审视与研究，厘清粪丹的制造技术与其思想理论来源，分析促使它出现的社会推动力，同时对其在农业生产中没有得到应用的原因进行简要分析，以期对以往只关注在实践中成功应用的技术发明的辉格技术史进行某种程度的祛魅。
晚明文献中的“粪丹”
徐光启的《农书草稿》（又称《北耕录》）是目前发现的唯一记载“粪丹”这项技术的文献，此书记录徐氏在天津垦种的心得，又兼及工艺之事，众人皆以为其已佚失。清康熙年间，徐光启的后嗣徐春芳发现此书草稿，并将其呈给他的表叔许缵曾，许氏“择行楷数纸涂改无多、易于成诵者”装横成帙，称为《农书草稿》，其实此书便是徐氏的《北耕录》。此书中有八篇记载肥料与施肥方法的文字，被胡道静誉为“古典农书论肥料学者，此称第一矣”，其中有三篇即是对粪丹这种不见于它处所载的技术做了详细的记载与说明。
徐光启记载了先前或同时代的曾做过龙阳知县的王淦秌（即王龙阳）与徽州一带的士人吴云将所炼制的粪丹，阐明他们炼制粪丹所使用的原材料及炼制方法，并对其功效及使用方法做了简单的叙述，原文兹抄录于下
王淦秌传粪丹：干大粪三斗 麻糁三斗或麻饼如无，用麻子、黑豆三斗，炒一、煮一、生一 鸽粪三斗。如无，用鸡鹅鸭粪亦可 黑 礬六升 槐子二升 砒信五觔 用牛羊之类皆可，鱼亦可。 猪脏二副，或一副，挫碎，将退猪水或牲畜血，不拘多寡，和匀一处入坑中，或缸内，泥封口。夏月日曬沤发三七日，余月用顶口火养三七日，晾干打碎为末，随子种同下。一全料可上地一顷，极发苗稼。
吴云将传粪丹：于黄山顶上作过。麻饼二百斤，猪脏一两副，信十斤，干大粪一担，或浓粪二石，退猪水一担，大缸埋土中，入前料斟酌下粪，与水令浥之，得所盖定。又用土盖过四十九日，开看上生毛即成矣。挹取黑水用帚灑田中，亩不过半升，不得多用。
同时，徐光启还记载了他本人在王、吴二人的基础上所研制的改良型粪丹，详述其具体原料与制作之方法：
自拟粪丹：砒一斤，黑料豆三斗。炒一斗，煮一斗，生一斗。
鸟粪、鸡鸭粪、鸟兽肠胃等，或麻籸豆饼等约三五石拌和，置砖池中。曬二十一日，须封密不走气，下要不漏，用缸亦好。若冬春月，用火煨七日，各取出入种中耩上，每一斗可当大粪十石。但着此粪后，就须三日后浇灌，不然恐大热烧坏种也。用人粪牛马粪造之，皆可。造成之粪就可做丹头，后力薄再加药豆末。用硫黄亦似可，须试之。
从以上三则文献资料中可以看出，所谓粪丹即是利用植物、动物、矿物和粪便等按照一定比例混合所制成的复合肥料，配置所需要的原料大多是人畜粪便，麻子和黑豆等粮食作物，以及动物尸体、内脏、血水、退毛水等，有时还加以砒霜、黑矾、硫磺之类的无机物。将这些原料经过密封、加热腐熟等处理，施用在田地中。古文献中与粪丹相类似的肥料之记载还有耿荫楼在《国脉民天》中记载的“料粪”，其制作方式记载于下：
每配一料，大黑豆一斗，大麻子一斗，炒半熟碾碎，加石砒细末五两，上好人、羊、犬粪一石，鸽粪五升，拌匀。遇和暖时，放瓷缸内封严固，埋地下四十日，取出,喷水令到晒至极熟，加上好好土一石拌匀，共成两石两斗五升五两之数，是全一料也。每地一小亩止用五斗，与种子拌匀齐下，耐旱杀虫，其收自倍。如无大麻子，多加黑豆、麻饼或小麻子或棉子饼俱可，如无鸽粪，鸡鸭粪亦可，其各色糠皮、豆渣俱可入粪，每亩止用五斗，一料可粪田四亩五分。第一年如此，第二年每亩用四斗，第三年止用三斗，以后俱三斗矣。如地厚再减，地薄再加，加减随地厚薄，在人活法为之。如无力之家，难辨前粪，止将上好土团成块，砌成窖，内用柴草将土烧极红，待冷，碾碎与柴草灰拌匀，用水湿遍，放一两日，出过火毒，每烧过土一石，加细粪五斗拌匀。
耿荫楼与徐光启大致是同时代的人，徐光启的《北耕录》应是徐氏在天津屯垦之时所撰，时间大约在1617-1621年，而耿氏的《国脉民天》写成于1630年，两书成稿的时间相差并不是很久，但由于徐氏的《北耕录》在清康熙年间之前只作为一沓被埋没的草稿而没有刊印出来，所以二人的新型复合肥料都应是独立研制的，并不存在参考与承袭的问题，这也似乎暗示着，高效复合肥料的研制在当时已是众多农学家与关心农业的士人所共同关注的重要议题。
“粪药说”、炼丹术与古农法：“粪丹”思想的理论来源
“粪丹”一词由“粪”和“丹”两个汉字所组成，粪是中国古代对农业生产上所用之肥料的统称，而丹则是指古代道家与药学家炼制的“丹药”，从粪丹的词源上即可看出它的出现与中国古代农学、医学、炼丹术乃至道家学说甚至哲学思想都有着密切的关系。
中国古代的士人知识阶层大多推崇“天人合一”的理念，类比方法是深受士人们所青睐的一种思维方式，如他们把人体比作小型宇宙，或比作井然有序的等级社会，把治病的药材按照封建社会的等级分为君、臣、佐、使，同样，在农学领域，农家者流也把土地比喻为个体的人，把种地称作“治地”，丰饶的土壤被视作机体健康的人，而贫瘠 、生产力低下的土地便被视为“生病”了，从而需要使用肥料等“药物”来进行调摄与治疗。宋代农学家陈旉在此基础上更明确地提出用粪如用药的“粪药说”，陈旉认为：“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，皆可成就。”而治地的关键在于用粪这种药物来调理，“皆相视其土之性类，以所宜粪而粪之，斯得其理矣。俚谚谓之粪药，以言用粪犹药也。”“粪药说”主张使用粪肥像中医治病使用药材一样：首先要对症下药，对不同类型土地需要用不同的粪肥，“地性有骍刚、坟壤、咸潟之异，故取用者亦有牛、羊、鹿、豕之不同，皆所以助其种之生气，以变易地气，则薄可使厚，过可使和，而稼之所获必倍常”；其次，需要像对中药药材进行炮制那样来对粪肥进行处理，因为人的粪便在腐熟过程中会产生热量，不但会灼伤农作物，甚至会出现“损人脚手，成疮痍难疗”的严重后果，宋代以后的农学家一般都建议施用前要先行在粪屋、土坑或窖中进行发酵；另外，还需要对粪肥的用量进行把握，不可多用，由于用粪过多而烧死作物或令作物徒茎叶繁茂而不结实的记载在史料中甚为常见。“粪药说”明确主张把为人治病的医药学引入为土地治疗的农学中，是促使“粪丹”思想出现的一个理论来源之一。
炼丹术是“粪丹”思想出现的另一个理论来源，炼丹术是由很早的采矿和冶金所脱离出来的一门学科，虽然大多内容仅在道教内部流传，但是它却对世俗科技产生了重要的影响，同时也对中国古代士人的思想产生很大的影响，促使他们去用炼丹术的思想来探究外界事物，而粪丹的研制正是起源于“粪药说”和中国古代炼丹思想的结合。古代外丹术有两种含义：一是炼制长生不老或包治百病的丹药，二是在贱金属中加入某些发酵的贵金属“酵母”，而使得贱金属变为昂贵的真金白银。传统肥料有体积大而单位面积含有的肥效较少的缺点，这样每块田地在施肥时就要使用很多的肥料，不但运输传统肥料会消耗农民的很多体力，而且施肥过程也大大不便，这便促使古代农学家思考是否可以像炼丹术那样，通过特殊的配置过程来研制出极具肥效的“丹粪”，仅用一点便能起到很大的作用，于是他们便兢兢业业地投入到炼制高效肥料的实验中。粪丹炼制过程与炼丹术有很多相似之处，很显然粪丹是仿照炼丹术的技术所制造的，它们都需使用一定的设备，炼丹术用丹炉、丹鼎，而粪丹炼制需要缸、窖或砖池；都需要一些促使事物性质产生变化的“酵素”，如炼丹术中的丹砂、粪丹中的粪便由于热量大也很适合作为酵母，而动物的骨头因为具有“又云用牛马猪羊骨屑之，每一斗当粪百石，以壅水田”这般强的肥效，也适合当做炼制粪丹的一种酵素或酵母；都需要对一定物质进行定量、配伍的融合，炼丹术也会用一些具体称重重量的不同物质来配合，如水银、雄黄等，而粪丹也是用鸽粪、豆饼、动物尸体之类的按比例配合；都需要对物质进行密封，用火加热等方式来进行催化，如炼丹术中就有“养火七日”、“酢煮”、“曝干七遍”等处理方式，而粪丹炼制中也有“火养三七日”、“晾干”、“火煨七日”等工序,甚至炼制粪丹对火候的要求也如炼制丹药一般，王淦秌传粪丹中提及的“顶口火”、“丹头”，原本就是炼丹术的专有词汇。
从农学方面来说，粪丹是在先前肥料制造技术的基础上发展起来的，其制造方法与浓缩肥料的思想显然受到堆沤肥技术的影响。堆沤肥是一种由诸种物质、堆积腐败而成的肥料，只要是一切可以利用的植物、动物和矿物可以腐烂发酵以供当做肥料的都可利用，二者的不同是堆肥靠诸物堆积发热腐熟，而沤肥则是在淹水条件下由微生物进行嫌气分解而达到腐熟的目的。堆沤肥至迟在南宋就已开始应用于农业，陈旉的《农书》便记载这种肥料及其所用的物质，称“凡扫除之土，烧燃之灰，簸扬之糠粃，断稿落叶，积而焚之，沃以粪汁，积之既久，不觉其多。”堆沤肥通过对肥料进行腐熟、发酵等处理，极大地提高了肥效。虽然此类造肥技术早已有之，但复杂配方浓缩肥料的炼制却当从明代袁黄开始，袁黄于万历年间在北直隶宝坻任县令时期，撰写《劝农书》，书中提及熟粪法，自称此法也是得自于古书，他建议用火煮粪，这样可使作物耐旱，具体方法是：把各种动物的骨头和粪便同煮，牛粪便加入牛骨煮，马粪加入马骨同煮，人粪便可以加入人的头发代替骨头来煮；第二步是把田内的土壤晒干后，把用鹅肠草、黄蒿、苍耳子草三种植物烧成灰，拌入到土中；然后在土上撒入煮的熟粪水，晒干后用些粪土盖之。在这种田地里中的庄稼很是丰收，能达到“其利百倍”的效果，据说可以达到亩收三十石的高产。袁黄的熟粪法比堆沤肥制作有两大进步：首先，它引入了几种具体的制作物质，而堆沤肥的配方比较杂乱，任何有肥力的东西都可以利用；其次，袁氏用火来人为地对肥料进行加热，提高了温度，缩短了成肥的时间，使得原本需要三五个月腐熟的肥料可以随时煮随时使用。在明代，还有一种液态浓缩肥料，称之为“金汁”，其肥效与熟粪法制成的肥料大致相同，但这种肥料的制作过程比较繁琐，须数年而成。毫无疑问，粪丹就是在堆沤肥、熟粪法与金汁的基础上制成的更高效的肥料，只是粪丹在师承这些技术的同时又有了某些改进，不但有了具体的配比材料，还对各种原料有了严格的定量。
从上面的叙述中可以看出，徐氏书中记载的“粪丹”在思想上显然受到前人的许多影响，其中作为最典型的代表当属陈旉与袁黄，陈旉、袁黄二人不但皆为著名农学家，而且都受到道家思想的深刻影响，陈旉在其《农书》中自称为“西山隐居全真子”，并在序言中多次提及精通炼丹术的葛洪与陶弘景；袁黄对术数极为精通，曾撰写过关于道教内丹术的著作《摄生三要》及《祈嗣真诠》，所以他们有了把农学与炼丹术融合的条件，徐光启正是在此基础上又进一步，融合“粪药说”、炼丹术以及古代农家者流的农学思想，制造出“粪丹”这种新型肥料的。
以现代科学的视角来审视，粪丹炼制材料的选取是极具见地的，既有人、畜、禽类的粪肥与动物内脏、尸体的杂肥，又有富含有机质和氮素的黑豆、麻子等饼肥，同时还含有砒信等无机肥料，不但使得混合后养分含量极高，而且还兼有防治害虫的效果。粪丹炼制过程中还通过人工加热来促进粪肥腐熟的速度，不但可以避免生粪下地对庄稼造成的危害，还可以促进养分的快速分解以增加肥效。粪丹在炼制的过程中很注意对肥效的保存，提倡用窖或大缸来保留肥气，防治肥效的丢失。在材料配比方面，粪丹也是很讲究的，提倡使用鸽粪或鸟粪，是因为家禽类粪便的肥效远远高于家畜，而且鸽粪还有杀虫的功效。但是在西方近代科学传来之前的古代中国，关于粪丹炼制过程中各类材料不同比例的选入与配比，是有某种自身特殊意义的。例如对于《周礼》中建议的“凡粪种骍刚用牛，赤缇用羊，坟壤用麋，渴泽用鹿，咸澙用貆，勃壤用狐，埴垆用豕，强壏用蕡，轻燢用犬 ”施肥法，现代人往往摸不着头脑，认为很荒唐，但古人的解释却显示古代农学自身对化土施肥的看法：古人认为，骍刚者，色赤而行刚也，牛属土，其粪和缓，故用化刚土；赤缇者，色赤而性如缇，谓薄也，羊属金，其粪燥密，故治薄土。……犬属火，其性轻佻，故以化黏土，氾胜之在《氾胜之书》中施肥的“溲种法”中也接受了此种方法，他建议在种子外面裹上一层根据土壤类型所选用的不同动物的骨头所煮成的汁，袁黄也十分崇尚这种本骨用本发同煮的方法，在古代阿拉伯地区，也存在此类现象，阿拉伯古农家认为，把葡萄叶烧成灰拌在人的粪便中，这样制成的肥料用在葡萄上很有效，其他的各种叶子的灰烬也是它所属的那种植物最好的肥料，如棕榈树叶的灰烬是棕榈树最好的肥料，这种观点或许是受到交感巫术思想的影响。炼制粪丹所使用的原料是古人根据自身所掌握的阴阳、五行等术数理论来选用、搭配的，绝对不仅仅是随意的组合。
粪丹出现的社会背景
粪丹出现在明代后期是有特殊背景的，它不是由个别农学家心血来潮而研制的新奇玩意，而是由当时强烈的社会需求所推动的。面对明代后期社会生齿日繁而地不加广的现象，如何从有限的土地上夺取更多的收获就变得成社会各界所面临的重要议题，为了增加粮食产量，农民开始加大对肥料的投入，使得肥料成为一种稀缺的资源，而传统肥料自身的缺点在此时也有了被修正的必要和契机，炼制粪丹正是知识分子层面对这些社会问题的一种尝试性应对措施。
宋代开始，江南地区就走上了一条集约化的农业发展道路，其中肥料技术便扮演了重要的角色。从南宋《陈旉农书》中就可以看出当时江南人们对肥料收集、保存的重视，元代《王祯农书》中记载了苗粪、泥粪、火粪等诸多种江南农业上常使用的肥料，还提出了“惜粪如惜金”的概念。明清之时，江南的肥料技术在前代之基础上又有了重大的突破，甚至有学人断定在从明代中期到清代中前期这段时间内，江南地区出现了一场农业领域的“肥料革命”，虽然这种提法有点夸大，但彼时江南的施肥技术确实出现了比较大的进展。
随着江南地区施肥的精细化与肥料技术的进步，农民有时不但会在种植大田作物之前在土地上先施用基肥，江南土著农民称之为“垫底”，而且有时还会在作物生长的过程中继续施加追肥，土人称之为“接力”。同时，明清时期，江南地区桑、棉等获利甚大的商业作物排挤着传统作物水稻的种植空间，纺织业的发达使得桑争稻田、棉争粮田的现象愈演愈烈，在有些地区甚至百分之九十的耕地都被用来种植棉花，而粮食却只能依靠外地输入，据李伯重估计，棉对肥料的需求量并不少于水稻，而桑树对肥料的需求量则是水稻的好几倍。加上明末时候还没有大量的来自满洲的大豆和豆饼被运输来以供应江南农业生产，豆饼价格又很昂贵，所以江南农人特别是财力不足的“下农”经常陷入肥料缺乏中。多方搜集肥料一直是明末江南农民在日常生活中所重要的活动，明末清初的《沈氏农书》在按照月份所进行的农事中，就充满“罱泥”、“罱田泥”、“窖垃圾”、“窖磨路”、“买粪”、“窖花草”、“买粪谢桑”、“买牛壅磨路平望”、“挑河泥”、“租窖各镇”、“换灰粪”等涉及肥料的农事安排，可见其对肥料搜集的艰辛。即使在这种强度积肥的情况下，肥料的需求依然得不到满足，而导致有些地区地力在逐渐下降，嘉庆时，松江人钦善的《松问》中记载：“八十以上老农之言曰：‘往昔胠苗，亩三石粟；近日胠苗，亩三斗谷。泽革内犹是，昔厚今薄，地气使然’”，其实这就是因为肥料不足所致的地力下降，也即是清人姜皋所言的“暗荒”。
同时，华北地区的农业生产在明代亦有了一定程度的进步。特别是明代中叶以后，随着社会的稳定与人口的增长，经济发展水平逐渐提高，人地矛盾开始凸显，两年三熟制开始在华北逐渐形成。两年三熟制比起一年一熟制对土地所造成的压力要大，显然需要补充更多的肥料来恢复地力。当时华北有些地区施肥量也颇大，如“北京城外，每亩用粪一车”、“京东人云,不论大田稻田，每顷用粪七车”、“京东永年等处，大田用杂鸡马等粪，或沤草，每亩二十石”、“山东东昌用杂粪，每亩一大车，约四十石”、“济南每亩用杂粪三小车，约十五六石”、“真定人云：每亩壅二三大车”。在华北的某些地区，还形成了超级高超的用肥技术，如徐光启笔下记载的山西，“山西人种植勤用粪，其柴草灰谓之火灰。大粪不可多得，则用麦秸及诸康穗之属，掘一大坑实之，引雨水或河水灌满沤之，令恒湿。至春初翻倒一遍，侯发热过，取起壅田”。新经济作物棉花也在明代被引入到华北地区并得到迅速的扩展，在明末山东，棉花“六府皆有之，东昌尤多，商人贸于四方，其利甚博”，而河北等地也在明末广泛种植棉花，甚至于在比较落后的地区，如冀州和滦州，也都于嘉靖和万历年间开始植棉。棉花比起其他旱地作物需要投入更多数量的肥料，尤其是在漫长的开花与吐絮时期对肥料的需求更大。华北的棉花施肥技术亦十分先进，多用熟粪壅棉田，这样能使得“势缓而力厚，虽多无害”，而甚至比同时代的松江地区更为先进，因为“南土无之（熟粪），大都用水粪、豆饼、草秽、生泥四物”。作物轮作制度的变化与新经济作物的广泛种植，大大加剧了华北对肥料的需求，由于肥料不足，陈年炕土、多年墙壁甚至熏土肥料等含养分少得可怜的东西都被拿来用做肥料，比如旧墙土中的有效氮素含量仅有0.1%，可见华北地区对肥料的缺乏程度。
南北方同时对肥料的缺乏是导致以徐光启为代表的士人试图发明高效肥料的原因之一，另一个重要的原因则是传统肥料的弊端也越来越凸显出来。传统肥料体积大，肥料所含的肥效不高，导致每亩地需要很多的肥料，运输起来极为麻烦。如“南土壅稻，每亩约用水粪十石”，按明清一石等于今120市斤，那么明清一亩稻地就需要1200市斤的水粪，即使按照对明清江南普通农户经营规模最模糊的估计“人耕十亩”的标准来计算，即便采用“三年一壅”的最落后的施肥原则，每个劳动力每年也得把4000市斤的肥料运送到农田中，这需要极大的劳动消耗。所以历代耕织图里都把“淤荫”视作农作的重要一环，历代《淤荫图》所附的诗词或竹枝词中作者都感慨运、施肥这项农活的劳累，如南宋皇帝为淤荫图题诗曰：“敢望稼如云，工夫盖如许”，清代康熙帝也在《御制耕织图》的淤荫图上题曰：“从来土沃籍农勤，丰歉皆由用力分。剃草撒灰滋地利，心期千亩稼如云。”由于挑粪、施肥工作的艰辛，所以经常会出现靠近村落的农田使用粪肥多，而有些离居处较远的田地由于人力成本的稀缺，而不得不少施肥甚至近于抛荒的现象，即俚语所谓的“近家无瘦田，遥田不富人”，对这种现象，徐光启也有认识，他认为：“田附郭多肥饶，以粪多故。村落中居民稠密处亦然”。明清两代传统肥料价格的高昂，加之粪肥运输对人力要求过于苛刻，所以导致肥料的危机与地力下降，如明末经营地主沈氏在其《农书》中抱怨：“近来粪价贵，人工贵，载取费力……”，正是这种情况 的一个体现。虽然大豆、麻、棉花等果实榨油后剩余的枯饼是一种重要的肥料，具有单位体积含养分多的特点，包含比其他肥料多很多的对作物生长重要的氮肥，而且可以快速地被施用到土壤中，堪称现代化肥发明前最先进的肥料。豆饼具有替代传统肥料的技术优势，但是其价格不菲，一般只有雄厚资本的“上农”和自耕农才可以用得起，而贫农只能赊欠来使用，或利用其他肥料代替，明代的《便民图纂》中的下壅图附的竹枝词中就暗示了彼时豆饼价格的昂贵，诗曰：“稻禾全靠粪浇根，豆饼河泥下得匀。要利还须着本做，多收还是本多人”。而且豆饼可以作为家畜的饲料甚至在荒年可以当做贫苦人的食物，这样尽管豆饼具有比传统肥料更好的肥效，但是由于经济原因而未能成为传统肥料的代替品，肥料危机和传统肥料的自身缺点，使得士人们思索如何能制取既肥效高又体积小，而且价格也可以接受的高效肥料。
同时，明代农业实践中的一些制粪方法也给士人提供了一定的启发，徐光启在《粪壅规则》里记载了一种“浙东人用大粪炼成焦泥”的民间制粪技术，使用这种肥料来壅菜，“每畦菜止用一升”，这种浓缩的肥料引起了徐光启的极大兴趣，或许通过对当地农民的询问或实地调查，他得到了这种制粪法的更详细的技术细节，并将这种方法写入此书的后面的章节中：
浙东人多用焦泥作壅，盖于六七月中塍岸上锄草，带泥晒干，堆积煨成灰也。此能杀虫除草作肥。浙西人法又稍异。如前煨既燼，加大粪炼成剂作堆。堆上开窩，候干又入粪窩中，数次候干。种菜每科用一撮即肥。明年无草田底，种稻尤佳。作此须于高地上，此堆下土基掘起一二尺，用之亦大能作肥也。
毫无疑问的是，这种用杂草、焦泥和大粪通过燃烧加热制作成的既能壅田又能杀虫的肥料是引起了人们的注意，它“每科用一撮”、“每畦菜止用一升”的浓缩性质正好可以弥补传统肥料体积大肥效低的缺陷，引起了士人的强烈兴趣，士大夫们试图用它为原型融合炼金术等学说，研制出一种更为有效的肥料来缓解肥料缺乏的情况。
粪丹的失败及其原因
以徐光启为代表的士大夫们倾注了极大心血来研制粪丹这种新型的浓缩肥料，据称它具有相当高的肥效，徐光启称用王龙阳的方法炼制的粪丹来施肥，每亩仅需要用成丹一升即足够，而吴云将的粪丹更是“亩不过半升”这似乎比同时期肥料技术先进的江南地区的水稻施肥“每亩约用水粪十石”的庞大数量少得多。但是即便有这样的显著优势，粪丹在当时似乎也并没有被投入到实际使用中，更遑论取代传统肥料。粪丹的制法和工艺仅仅在徐光启的草稿中存有吉光片羽，后来的士人与农学家甚至没有人记录或提及过粪丹。传统肥料依旧处在供应危机中，小农依然“惜粪如金”，勤勤恳恳地收集着一切可以当做肥料的东西。粪丹的方法虽然没有被下层农民所接受而用在大田作物的种植中，但是其主要方法与思想却在上层士人的层面流传，在清代观赏花卉的谱录中，很多处都与粪丹类似的浓缩肥料思想的体现，如《艺菊新编》中的酿粪部分与《艺菊琐言》中的肥料部分都记载了与粪丹制作方法类似的制肥法，同时从事园艺业的学者们还把粪便、淘米水、洗鱼水等各类东西放在缸中密封发酵，“臭过变清”再用作肥料，取名为“金汁”，此法与吴云将制作粪丹的方法也极为类似。
粪丹没有流传在文献上可能归咎于《北耕录》存于徐光启长房孙所，徐光启的门生陈子龙等在整理《农政全书》的刊印之时没有将其收录，直至清康熙年间才发现，这可能是粪丹没有流传的文本原因之一。但作为一种制作高效肥料的方法，粪丹没有被应用在农业实践中应该是受到多方面条件所制约的。阻碍粪丹在实践中发挥作用的原因首先应该是经济问题，制造粪丹需要极多的原料，如猪脏，还需要极高的条件，如“火养三七日”、“用火煨七日”等，小农没有足够的原料和燃料，这些要求都难以做到；其次，为了保存肥效，粪窖或大缸是制造粪丹的重要器具之一，但这种设备都是大型的，在当时的条件下，小农由于受经济条件所限，也难以置办到；再次，小农在技术上喜欢因陋就简，而制造粪丹的程序及其繁琐、复杂，从制作到使用需要花费大量的精力与时间，这些原因都使得粪丹与实践所脱节，而仅仅停留在学者士人思辨的层面上，其思想也仅在精细的名贵花卉的培壅上略有体现。同时，粪丹的失败或许也可以从其技术的本身来寻找原因，首先粪丹是种浓缩肥料，根据“随子种同下”、“入种中耩上”、“用帚灑田中”等施肥方法和“亩不过半升”、“每亩用成丹一升”的用量可知粪丹是一种种肥，明代后期，全国作物以水稻为大宗，时人宋应星有言：“今天下育民人者，稻居什七”，水稻在育秧时壅秧田的肥料大都是比较温和的，如“撒种，盖以稻草灰”或“罱泥铺面，而后撒种”，从粪丹炼制所使用的干大粪、浓粪、豆饼等原料可见它是一种烈性肥料，徐光启在制造粪丹时就曾建议“着此粪后，就须三日后浇灌，不然恐大热烧坏种也”，普通百姓更是无法预料使用后的是否会不甚烧坏秧苗，毕竟当时农业施肥中因为施肥过多而烧杀苗的情况屡见不鲜，这或许也是粪丹没得到应用的最重要的技术原因之一：其次，在种子上或播种时直接施肥的农法在《氾胜之书》与《齐民要术》等早期时代曾大受欢迎，主要目的是为了保证出苗，但此种方法在后世逐渐不受重视，因为后代施肥不只是为了出苗，而主要是为了保持农作物的后期生长，换言之，在明代的农田施肥中起主要作用的是基肥和追肥，种肥所起的作用不大，即使使用了种肥后在作物生长的后期仍需要添加肥料来施肥（如当时最重要的水稻，大田里使用的基肥和追肥才是最重要的，在秧田撒种时用不用种肥都不太重要），种肥自身所起的意义不大；再次，宋代以降，农学家在施肥方法上一直坚持的是还原论的原则，主张不同的作物对肥料有着不同的需求，陈旉就认为：“土壤气脉，其类不一，肥沃硗埆，美恶不同，治之各有宜也。”王祯也认为擅于种庄稼的人在施肥时应“相其各处地理所宜而用之”，而徐光启基于自己反对风土论的强烈立场，认为各地区只有气候寒暖的不同，而不同地方的土地则没有不同，即“第其中亦有不宜者，则是寒暖相违，天气所绝，无关于地”，在这种思想的影响下，他试图用综合论的方法来制作“粪丹”这种对一切土质的田地都可用的“万能肥料”，这在当时也是不能被农家者流与普通百姓所接受的。
中国乡村发现网转自：形而下学HSTM 微信公众号（原创）
(扫一扫，更多精彩内容！)
