中国历史上牛耕始于何时，这问题还没有解决。甲骨文有【117】“●”字，字或作“◎”。郭沫若认为这是犁字。★即象犁头，一些小点象犁头起土，辔在牛上，自然就是后来的犁字。从犁字的考证，郭氏认为“殷人已经发明了牛耕”，“殷代是用牛耕了”（郭沫若：《奴隶制时代》人民出版社1973年版第21页）。但其他研究甲骨文的学者，如王国维等，多把这个字解释作“物”，义为“杂色牛”，引申而“以名万有不齐之庶物”（《观堂集林》《释物》，中华书局1959年版第一册第287页）。
从字形来看，●字释作物不如释作犁。郭氏的解释，是有说服力的。但西周文献中却从不见牛耕的记载，金文中亦不见牛耕。只是到了春秋后期，才见与牛耕有关的记载。如果说殷代已有了牛耕，已经有了犁，为什么春秋以前文献中却只有耒耜而绝不见牛耕？能不能说牛耕在西周时期中断了？中断是不可能的。牛耕的出现，是农业生产力的飞跃发展，如果殷商已有牛耕，尽管有商周政权更替，也是绝不可能使牛耕中断的。当然，文献中没有记载的，不等于实际上不存在。社会上存在过的事物太多了，记载下来的太少了。因此，西周文献中虽无牛耕记载，不能排除事实上有牛耕。但是牛拼是人类历史上的大事，文献记载中既然有耒耜，而独不及牛耕，确实难解。在这种情况下，尽管像郭氏对甲骨文●字的解释是有说服力的，我们对殷代已有牛耕之说，仍不能不暂且存疑。
春秋后期，和牛耕有关的记载出现了。孔子的弟子冉耕字伯牛，司马耕字子牛（见《史记·仲尼弟子列传》），司马犁字牛（见《论语·颜渊篇》注）。按中国古老习惯，社会上有身分地位的人，多有名还有字。《说文》：“字，乳也。”叙云：“字者，言孳乳而浸多也。”字是从名的含义中孳生出来的。字和名的意义是相关联的。春秋时，人的名字把牛、犁、耕联系在一起，说明牛耕是当时社会上引人注意的事象。晋国贵族中行范氏，在国内战争中失败，子孙逃到齐国去作了庶民。晋国大夫窦犫感慨的【118】对赵筒子说：“今其子孙将耕于齐。宗庙之牺，为畎亩之勤。”（《国语·晋语》）。宗庙祭祀要用纯色牛，现在用于宗庙祭祀的纯色牛要用来耕田种地了。这个故事，说明牛已用于耕田。孔子曾称赞他的学生仲弓说：“犁牛之子，骍且角。虽欲勿用，山川其舍诸！”（《论语·雍也篇》）。向来解释“犁”为“杂文”，即杂色。犁牛，杂色牛。其实犁牛就是耕牛，用于拉犁耕地之牛。
这些材料说明，春秋晚期牛用于耕田种地，已是社会上相当普见的事象。从孔子弟子的名字看，鲁国一带地区已有牛耕。从窦犫的话来看，齐、晋两大国境内牛耕已不新奇。从齐、鲁、晋地区都有牛耕看，春秋晚期决不是牛耕开始时期。这是可以肯定的。
在农业生产力的发展上，比牛耕更具划时代意义的是铁农具的使用。有了铁农具，才能进行深耕，使过去不能开垦的土地垦殖起来。恩格斯说：“铁使更大面积的农田耕作，开垦广阔的森林地区，成为可能。”（《家庭·私有制和国家的起源》，见《马克思恩格斯全集》中译本1965年9月人民出版社第二十一卷第186页）。铁农具的使用和耕牛的使用，又是有关连的。必须使用畜力，特别是耕牛，才能更好的发挥铁农具深耕的效力。
中国历史上何时开始使用铁农具也和何时开始使用牛耕一样还是有争论的。可以肯定的是，战国中期孟子时代铁农具的使用已相当普遍了。孟子和信奉神农之言的许行一派辩论时，曾问他们“许子以釜甑爨，以铁耕乎？”（《孟子·滕文公上》）。以铁耕就像以釜甑爨一样，已是社会上的通常情况。既然铁耕在战国中期孟子时代已相当普遍，它的出现自然应该更早。铁农具和牛耕可能是同时出现的。
出土的铁器，到目前为止最早的也只有战国时代的。战国以前的铁器还没有发现过。但这当然不能说战国以前没有铁器。【119】
铁字似始见于西周末年的文献。《诗·秦风·驷驖》有：“驷驖孔阜，六辔在乎。”驖，有的本子作鐵。这篇诗是西周末年秦襄公时代的诗。这可能是铁字的始见，也就是铁的始见时代。
《国语·齐语六》载，管仲曾经向齐桓公建议：“美金以铸剑戟，试诸狗马；恶金以铸鉏夷斤欘，试诸壤土。”一般认为美金是铜，恶金是铁。恶金以铸鉏夷斤欘，就是用铁制造农具。管仲还对桓公说：“及耕，深耕而疾耰之，以待时雨。时雨既至，挟其枪刈耨镈以旦莫从事于田野”（同上）。只有使用铁农具，深耕才有可能。《管子》书中，也有铁工具的记载。管仲对齐桓公说：“今铁官之数日，一女必有一鍼一刀，若其事立；耕者必有一耒一耜一铫，若其事立；行服连轺荤者，必有一斤一锯一锥一凿，若其事立。不尔而成事者，天下无有。”（《管子·海王篇》）。女工，农夫，工匠所用的工具，都是铁制的。这些铁制工具，在当时已是完全必需的了。没有这些工具，就根本不能完成任何事物。春秋时期，齐国是个先进国家，渔业、盐业、纺织业的发达，为当时各国之冠，当时齐国有先进的铁农具和铁制手工业工具是完全可能的。我们可以反过来说，先进的铁农具和铁制手工业工具是齐国经济发展的基础，支持齐国经济先进的支柱。
据《左传》记载，春秋晚期已有了铸铁。《左传》昭公二十九年（公元前513年），“晋赵欲、苟寅帅师城汝滨，遂赋晋国一鼓铁，以铸刑鼎，著范宣子所为刑书焉。”能铸刑鼎而著刑书，这是不小的工程，这说明冶铁技术已相当进步。人类使用铁，最初阶段是块铁，其后才有铸铁。铸铁需要相当高的热度，必须先解决了加高温的技术。才能出现铸铁。以铁为赋向民间征收，也说明民间已有相当数量的铁，铁器使用在民间已相当普遍。
战国时期，被发现或开采的铁矿已经不少，《管子·地数【120】篇》和《山海经·中山经》都记载天下“出铁之山三千六百九十”（十，《管子》作山）。《山海经》讲山时，指出“其阴多铁”、“其阴有铁”、“其阳多铁”、“多铁”等的就有三十五处。对于铁矿矿山已经积累了一些知识，《管子·地数篇》就说：“山上有赭者，其下有铁。”据章鸿钊解释，这是有科学道理的。章氏说：“赤铁与铁每生一处，如木之同根水之同源也。而赤铁亦易化为赭，如子育于母，青出于蓝也。……管子曰：‘山上有赭，其下有铁’，其理自合。”（章鸿钊《石雅》）。
铁矿发现的多，开采的多，铁的生产量自然增多，像《孟子》书里所反映的，战国中期铁制农具已相当普遍了，以铁耕就像以釜甑爨一样，家家都以釜甑爨，家家都以铁耕了。
西周时期的主要农具是耒耜，足踏耒耜一次次的翻土。两人协力耕作，谓之耦耕。耒耜是木制的，后来才有一个金属的耜。受工具和力量的限制，生产力是低的。牛耕和铁农具的使用，是农业生产力的一个飞跃发展。这个飞跃发展的时期，就是春秋战国之际。铁器的使用，使广大荒野、森林地区的开垦成为可能。春秋战国之际，很多森林、池沼地带被开发出来变成良田，各国人口大量迅速增加，所有这些都和农业生产力的发展——铁农具的使用，耕牛的使用，有着密切的关系。
水利灌溉和农业生产是有密切关系的，农业生产的技术水平越是落后，水利灌溉的作用就越重要。世界上好多农业民族，在他们的古老时代，就知道利用河流或修建池塘来进行灌溉了。在这方面，古埃及和两河流域是最有名的了。
周代施行井田的同时，还有一套很好的排灌措施。前面已引证过的《周礼·地官司徒》《遂人》条和《考工记》都记载了当时的沟洫制度。在条条块块式的井田之间有深浅广狭不等的沟洫，从小到大称作遂、沟、洫、浍、川。这种沟洫制度，一方面是灌溉系统，一方面也是排水系统。《周礼·地官司徒》稻人条【121】就说：“稻人掌稼下地，以瀦畜水，以防止水，以沟荡水，以遂均水，以列舍水，以浍泻水，以涉扬其芟，作田。”对灌溉、排水有一套制度。
春秋时期沟洫的存在，郑国是一例证。郑简公时，子驷执政，曾作田洫，使司氏、堵氏、侯氏、子师氏四家贵族丧失土地，四家贵族结党为乱杀死子驷（《左传》襄公十年）。后来子产执政，又使“田有封洫”，得到小贵族和有土地的农民的支持。郑国的舆人歌颂子产说：“我有子弟，子产诲之；我有田畴，子产殖之。子产而死，谁其嗣之？”（《左传》襄公三十年）。
春秋时期，大国吞并小国，大国疆域扩大，利用水道便利国内交通成为需要，因而开凿运河盛行起来。这些运河便利了交通，同时也对灌溉有利。《史记·河渠书》：
“自是（指三代）以后，荥阳以下引河，东南为鸿沟，以通宋、郑、陈、蔡、曹、卫，与济、汝、淮、泗会。于楚，西方则通渠汉水，云梦之野；东方则通鸿沟、江、淮之间。于吴，则通渠三江五湖。于齐，则通菑、济之间。于蜀，蜀守冰凿离碓，辟沫水之害，穿二江成都之中。此渠皆可行舟，有余则用灌浸，百姓饷其利。至于所过，往往引其水益用激田畴之渠，以万亿计，然莫足数也。”
“以万亿计，然莫足数也”，可以想见当时水利灌溉之盛，想见当年水利灌溉之普遍。
灌溉用水的来源，多半是引自河流，有的引自湖泊，人工开凿池塘蓄水灌溉的也有。《周礼·地官司徒·稻人》条：“以瀦畜水”的瀦，就是指的湖泊池塘。相传春秋时期楚国的孙叔敖，就曾在今安徽西部修造过一个大水陂蓄水灌田。据说这个大水陂就是后来的芍陂。
魏国引漳水溉邺，李冰开离碓概成都平原，和秦国开凿郑国渠以溉关中，是有名的战国时期三大水利工程。【122】
《史记·河渠书》说引漳水灌邺的是西门豹，在魏文侯时。《汉书·沟洫志》说是史起，在魏襄王时。《水经·浊漳水注》说，魏文侯时西门豹为邺令，引漳水以溉邺，至魏襄王时史起为邺令，又堰漳水以溉邺。大概引漳水灌邺的，前有西门豹，后有史起，时间在魏文侯到魏襄王时（公元前446一前296）。邺城在今河北临漳县境，漳水南岸。西门豹、史起引水灌溉之前，这一带的土壤并不肥沃。魏国授田，别处是一夫百亩，独邺地二百亩。西门豹、史起引水灌溉之后，这一带“咸成沃壤”（《水经·浊漳水注》）。《汉书·沟洫志》说：“史起为邺令，遂引漳水溉邺以富魏之河内。民歌之曰：邺有贤令兮为史公，决漳水兮灌邺旁，终古舄卤兮生稻梁。”邺在战国时期开始露头角，战国时起一直是个重要城镇。直到三国时期，邺都是重要地方。袁绍占据河北四州，就是以邺作为他的治所。曹操打败袁绍，也把邺作为他的王国都邑。五胡十六国中的前燕、南北朝时期的东魏、北齐，都曾经以邺作为都城。邺城之所以重要，和水利灌概是分不开的。
秦国蜀郡太守李冰，有的书说他是秦昭王时人（见《史记正义》引《风俗通》），有的书说他是孝文王时人（见《华阳国志·蜀志》）。在他作蜀郡太守时，开凿了离碓。离碓在今四川灌县。他引郫江、流江二水灌成都平原。四川自古号称天府之国，这也是和成都平原的水利灌溉分不开的。成都平原的水利灌溉工程，是由李冰凿商碓引二水灌溉开始的。
郑国渠在关中。战国末秦王政时，韩国受不了秦国的侵蚀，派水工郑国到秦国，劝秦国开凿水渠，用这来消耗秦国的国力，削弱它的对外侵略。工程作到一半，阴谋被秦人发觉。秦王要杀郑国。郑国说，开渠是个阴谋，但这个阴谋虽给韩国苟延几年活命，却给秦国开万世基业。秦王认为他的话有道理，要他继续开凿下去。郑国渠西起九嵕山东中山的谷口，引泾水，傍依北山，东【123】行，注入洛。渠长三百余里。水渠修成后，被命名为郑国渠。这条水渠对关中地区农业的发展和秦国的富强都很有关系。《史记·河渠书》说：
“渠就，用注填阏之水，溉泽卤之地四万余顷，皆亩收一锺。于是关中为沃野，无凶年，秦以富强，卒并诸侯。”
一锺为六斛四斗。战国时的亩产量，平均大约为一石半左右。李悝协助魏文侯尽地力之教，“一夫挟五口，治田百亩，岁收亩一石半”（《汉书·食货志上》）。关中经郑国渠灌溉之田，一亩可收到六石四斗，这在当时确是极大的增产和高产了。郑国渠所经过的地方，原来都是些盐碱地，有了灌溉都变成沃野。
春秋战国农业生产力发展的另一因素是施肥方面有推广。
英国一位考古学家郭登查德（V．GordonCkilde）认为在新石器的晚期，人们已经知道用人和牲畜的粪便来肥田。（见V．GordonChilde：WLatHappendedinHistory，PelicanBooks版P．57）。中国远古施肥情况，考古发掘似乎还没有提供什么材料。后代人的记载，也有把施肥推到很古的。《淮南子·泰族训》就说，周人的祖先后稷“垦草、发菑、粪土、树谷，使五种各得其宜。”这是可能的，但这已很难证实。传说中的后稷是周族开创农业的始祖，大约《淮南子》因此就把施用粪肥加在他身上。
《诗经》里有些农事诗，在这些农事诗里提到过水，提到过农具，也提到过劳动形式，但似乎没有提到过肥料。
据《周礼》记载，周人对土地使用，已知道休耕的办法。土地分配给农民耕种的时候，把土地分为上地、中地、下地三等。上地一夫给田百亩，莱五十亩；中地一夫田百亩，莱百亩；下地一夫田百亩，莱二百亩。何休《公羊传》宣公十五年注也说：“司空谨别田之高下、善恶，分为三品。上田，一岁一垦；中田，二岁【124】一垦；下田，三岁一垦。”何休所说的上田、中田、下田，就是《周礼》所说的上地、中地、下地。田是耕种着的土地，莱是休耕的土地。《周礼》和何休注都是说的土地不能年年耕种，必须耕种一年之后就休置一年或二年休养地力。这种休耕制度的出现，一是由于当时人少地多有条件这样作，但更重要的原因恐怕还是因为那时还不知道施用肥料，至少是还不会很好的使用肥料。
人们最初知道施肥，除与使用人粪畜粪有关外，使用草肥或草灰肥也是比较早的。休耕制施行的久了，人们渐渐从休耕中积累经验，知道草地经过翻耕、水淹、腐化，可以起肥田的作用。《周礼·秋官司寇·薙氏》条：“掌杀草，春始生而萌之，夏日至而夷之，秋绳（音孕，含实曰绳）而芟之，冬日至而耜之。若欲其化也，则以水火变之。”所谓“欲其化也，则以水火变之”，就是以水淹草或以火烧草，使它腐败变作肥料。《吕氏春秋·季夏纪》载：“是月也，土润溽暑，大雨时行，烧薙行水，利以杀草，如以热汤，可以粪田畴，可以美土疆。”
《周礼》是战图时代编纂成书的，但它保留了一些春秋和西周的材料。《吕氏春秋》是战国末年吕不韦招养宾客编写的。两书所记水化和火化野草肥田的情况，自然是战国时的情况。但农业知识的积累是很缓慢的。越古越是如此，看起来是点小知识，积累起来成为知识，也许要千百年。战国时代人们这些草肥知识，是人们从春秋以前长时期积累下来的。
春秋战国的文献里，常有“粪”和“粪土”记载。孔子的学生宰予白天睡觉，孔子骂他“朽木不可雕也，粪土之墙不可圬也。”（《论语·公冶长篇》）。《左传》僖公二十八年，成濮之战前楚子玉梦见河神要他的琼弃玉缨，说可以助他得到孟诸之地。子玉不肯。荣季劝他说：“死而利国，犹或为之，况琼玉乎？是粪土也，而可以济师，将何爱焉2”孟子也说过“百亩之粪”，他引【125】龙子的话有“粪其田”（分见《孟子·万章上》和《滕文公下》）。老子有“郤走马以粪田”。《说文》：“粪，弃除也。”糞，概指污秽的东西，不一定是人畜粪便，但也包括人畜粪便，老子“郤走马以粪田”可证。
总之，施肥可能有长久的历史，但到春秋战国之际却比较显著起来。这对春秋战国之际农业生产力的发展，当然也起作用。
春秋战国时人对分辨土壤性质和某种土壤宜于种植某种作物，也积累了一些知识。《禹贡》对于当时全国各地的土壤，就一州一州的作了区分。它指出：冀州的土是白壤，田是中上；兖州土是黑坟，田是中下；青州土是白坟，田是上下；徐州土是赤埴、坟，田是上中；扬州土是涂泥，田是下下；荆州土是涂泥，田是下中；豫州土有壤、坟、垆三种，田是中上；梁州土是青黎，田是下上；雍州土是黄壤，田是上上。所谓壤、坟、埴、涂、泥、胪、黎，指的土性。壤是无块的柔土，坟是膏肥的土，埴是黏土，涂、泥是地下多水湿润的土，垆是黑刚土，一说是黑而疏的土，黎是青黑色的沃壤。土和田不同，土指土地本质，田是已垦植的田地。荆、扬二州土是涂、泥，多水，地湿润，土质不坏，但战国以前荆、扬经济开发比中原落后，田却是下下或下中。雍州是以关中为中心的西方地区，这里是周人的旧居，开发早，土是黄壤，田是上上。
不同的土壤，有各自宜于种植的作物。《周礼·夏官司马·职方氏》条说：扬州、荆州“其谷宜稻”。豫州“其谷宜五种”，郑玄说五种是黍、稷、菽、麦、稻。青州“其谷宜稻、麦”。兖州“其谷宜四种”，郑玄说黍、稷、稻、麦。雍州“其谷宜黍稷”。幽州“其谷宜三种”。郑玄说是黍、稷、稻。冀州“其谷宜黍、稷”。并州“其谷宜五谷”。郑玄说是黍、稷、菽、麦、稻。《周礼·职方》和《禹贡》九州的分法不同。《职方》比《禹贡》少了徐州、梁州，多出幽州和并州。【126】
春秋战国时代人们对于什么土壤宜于用什么肥料，也积累了一些知识。《周礼·地官司徒·草人》条说：“掌土化之法，以物地相其宜而为之种。凡粪种，辟刚用牛，赤缇用羊，坟壤用麋，潟泽用鹿，鹹潟用貆，勃壤用狐，埴、垆用豕，彊●用蕡，轻爨用犬。”郑玄把粪种的“种”读上声，解作种子；把粪种解作用骨汁浸种，他说：“凡所以粪种者，皆谓煮取汁也。……郑司农云：用牛，以牛骨汁渍其种也，谓之粪种。”有人不同意郑玄的解释，认为种，应该读作种植的种，去声。粪种，应是粪土壤，在地里施肥。蔡沈就是这样解释的。他说：“盖草人粪壤之法。騂刚用牛，赤缇用羊，坟壤用麋，潟泽用鹿。粪治田时，各因色性而辨其所当用也。”（《书经集传·禹贡》注）。江永《周礼疑义举要》也是这样来解释的，他说：“凡粪当施之土。如用兽则以骸灑诸田，用麻子则用持过麻油之渣布诸田。”騂刚、赤缇、潟泽、鹹潟、彊●、轻爨等是指不同色性的土。不同色性的土，就要用不同的肥料。土壤、肥料区分的这样细，不知科学性究竟如何。
《吕氏春秋》有上农、任地、辨土、审时四篇书，专讲农业。这是先秦特别是春秋战国时期农业生产技术的总结。对于如何使用土地，发挥地力，如何种植作物，适合时令，都讲出了很多道理。这当然都是先秦人民长期经验的积累。
总之，从牛耕、铁农具使用、水利灌溉、施肥等等各方面的情况看，春秋战国之际都是农业生产力飞速发展的时期。农业生产力的发展，是春秋战国之际社会经济发展变化的基础。
