在元代，生物学知识又有了新的积累，尤其是关于动植物生长规律的认识更为丰富和深化，并被广泛应用于农业、园艺等生产活动，收到了良好的效果。这些进展相当集中地反映在元代三大农书：元政府大司农司编《农桑辑要》、王祯《农书》和鲁明善《农桑衣食撮要》等著作中。
第一节 植物生态知识
植物的生长发育情形与其生存环境（包括阳光、水分、土壤、气候以及植物相互间的状况等）有着十分密切的关系。元代以前已有大量论述，元代又提出了一些新的见解，并积累了很有特色的实践经验。加王祯《农书》指出：“天下地上，南北高下相半。且以江淮南北论之，江淮以北，高田平旷，所种宜黍稷等稼；江淮以南，下土涂泥，所种宜稻秫。又南北渐远，寒暖殊别，故所种早晚不同。惟东西寒暖稍平，所种杂错，然亦有南北高下之殊。”对于南北不同纬度、东西不同海拔高度、气温、土质等与所宜作物及种植时机作了简要的总结。元代大司农司编撰的《农桑辑要》对于植物形成的生态影响，也有类似的论述。该书新添栽木棉法说：“穊则移栽，稀则不须。每步只留两苗，稠则不结实。”1表明当时对阳光强弱与棉花生长的关系已有明确的认识和深切的体验。
动植物生活都离不开水。元末娄元礼《田家五行》记有“稻秀水浇”，稻在“将秀之时，得雨则堂肚大，谷穗长；秀实之后，得雨则米粒圆，见收数”。“将秀之时”实际上是指水稻生长的抽穗期。近代植物学研究证实，水稻抽穗期其生殖器官正在形成，茎叶生长旺盛，如缺水会使叶肉细胞失去膨压，破坏植株水分平衡，抑制植株上部节间生长，妨碍花粉和子房的正常发育，最后穗小而粒少以致减产。“秀实之后”则是指灌浆期，也是水分充足才有利于将茎叶制造的有机物质输送到籽实，使得“米粒圆，见收数”。说明当时人们对于水稻在抽穗期和灌浆期必须充足供应水分已有较清楚的观察和认识。雪水对植物生长有促进作用。《氾胜之书》、《齐民要术》等著作早已记载了古人对雪水的利用。元代鲁明善指出：“雪者，天地之气，五谷之精，浸诸色种子，耐旱，不生虫。”2俞贞木也提到：“麦最宜雪，谚云：冬无雪，麦不结”（《种树书》）等，对于用雪水处理各种种子使其耐旱和不生虫，以及雪水对冬小麦增产的重要性等作了更为精当的记述。虽然雪水与普通水的不同及其影响植物生长的机理是现代科学才揭示清楚的，当时人们还不能正确解释雪水促进增产的原因，但他们通过生产实践总结出来的一些经验之谈和雪水浸种、积雪于田等方法，无疑是十分可贵的科学见解和实用技术，有着重要的实际价值。
植物生长与土壤状况密切相关。为满足植物生长需要和保持地力而采取的最重要的措施就是施肥。据王祯《农书》记载，当时已有踏肥（厩肥）、火粪、苗粪、草粪、泥粪等多种肥料，其中较早地提到了苗粪和草粪两个概念，并指出绿肥在江南地区已普遍应用。此外，元代已施用含有各种矿质元素的特种肥料，这也是特别值得称道的。如《农桑衣食撮要》载，种皂荚“有不结荚者，凿一孔，入生铁三五片，用泥封之，便开花结子”。金元之际成书的《种艺必用》，以笔记形式记载了许多宝贵的民间生产经验，明代很流行的《种树书》，其很多内容就来源于这部著作。《种艺必用》载，种茄子时“初见根处劈开，掐硫磺一匕大，以泥培之，结子大如盏，味甘而宜人”，种芥子“治园可令土极细，以硫磺调水泼之，撒芥子于其上，经宿已生一两小叶矣”，种竹“择大竹，就根上去三、四寸许截断之，去其上不用，只以1石声汉：《农桑辑要校注》卷二，农业出版社1982年版。
2鲁明善：《农桑衣食撮要》，王毓瑚校注本，页132，农业出版社1979年版。竹根截处打通节，实以硫磺末，颠倒种之地”。《种艺必用》又载，“凿果树，纳少钟乳粉，则子多且美。又，树老，以钟乳末和泥，于根上揭去皮抹之，树复茂”。以上这些记载表明，早在十三、十四世纪，我国劳动人民已经认识到铁、硫、钙等矿物元素是植物生长过程中不可缺少的物质，并设法用来促进植物的生长发育和开花结果以及防治植物病害，显然这是经过长期摸索和研究所获得的很有特色的突出成就1。
王祯《农书》载：“凡垦辟荒地，春曰‘燎荒’（如平原草莱深者，至春烧荒，趁地气通润，草芽欲发，根荄柔脆，易为开垦），夏曰‘■青’（夏月草茂时开，谓之■青，可当草粪，但根须壮密，须借强牛乃可，盖莫若春为上），秋曰‘芟夷’（其次秋暮草木丛密时，先用刀，遍地芟倒，暴于放火，至春而开，根朽省功）。”在不同的季节要采取不同的除草开荒措施，说明人们对杂草的生长习性已有相当清楚的认识。
1周肇基：《植物生态生理知识的发展》，见苟萃华、汪子春、许维枢等著《中国古代生物学史》，科学出版社1989年版。
第二节 植物生理知识
我国很早就已发现植物的顶端优势现象，并在实践中加以利用，以控制植物的定向生长。《农桑辑要》卷二指出，木棉“苗高二尺之上，打去冲天心，旁条长尺半，亦打去心，叶叶不空，开花结实。”《农桑衣食撮要》也记载种木棉要“常时掐去苗尖，勿要苗长高，若苗旺者则不结。”这是棉花整枝时打去顶芽破除顶端优势的技术措施，以促进分枝，多结棉桃。现在修剪树木和花卉仍然根据不同情况常常采用这种方法。
植物营养生长到一定程度就会转向生殖生长。由于所要达到的目的不同，人们有时需要植物作充分的营养生长，因此就必须设法限制其转入生殖生长。如《农桑衣食撮要》栽种大蒜法：“候苗高尺余，频锄，浇灌，拔去苔则结实肥大。”拔去蒜苔就是不让花苔继续生长消耗养分，使营养集中供给鳞茎（蒜头），结实就会肥大。《种艺必用》指出：“凡果木未全熟时，宜摘。若熟，则抽过筋脉，来岁必不盛。”这实际上也是一种控制生殖生长的方法，借以避免由于果实全部成熟而过多消耗营养成分，以至影响树木来年的长势和结果。
随着嫁接技术在植物繁育生产实践中的广泛应用，元代一些农书中出现了有关接木生理知识的进一步论述。如王祯《农书》指出：“一经接博，二气交通，以恶为美，以彼易此，其利有不可胜言者。”元初的《士农必用》也有类似的记载：嫁接之后“使之功相附丽，二气交通，通则变，变则化，向之所谓鄙恶者，而潜消于冥冥之中。”近代园艺学研究表明，植物嫁接后，砧木和接穗在营养物质供应上和新陈代谢方式上都发生相互交换和同化的关系。虽然当时人们还不可能在理论上有这样深入的了解，但从王祯《农书》和《士农必用》的论述可见，当时人们确已初步认识到嫁接后砧木与接穗之间有“气”互相交流和互相影响，从而促进嫁接体的形质改变，使原来不良性状“潜消于冥冥之中”，所谓“功相附丽”，“二气交通”也是相当简练和精彩的概括。《士农必用》还指出；“令接头之骨与树之骨相着，肌肉与树之肌肉相着。木之津液行于肌肉之间，如不相对着，又不紧密，多不活。”1这种解释也是符合砧木和接穗通过各自的本质部和韧皮部的营养输送而达到嫁接成活的机理。以上这些论述突出地反映了元代在关于嫁接成活生理机制和植物品质改良方面的朴素理论认识，并且这种认识已经有了明显的深入和提高。
开花是高等植物的正常生理现象，而根据不同目的，采取各种措施以控制植物开花的时间和数量，后世称为“变花催花法”，这是我国古代劳动人民的又一项杰出创造，其中也体现了对于植物生命活动规律的了解和掌握。如早在《齐民要术》中就已记载促进甜瓜多开雌花以便多结瓜的具体措施。金元之际的《种艺必用》指出：含苞欲放的花卉，“用马粪浸水浇之，当三、四日开者，次日尽开。”除促进开花法外，《种艺必用》还记载了抑制开花法：“八九月间菊含蕊时，和根取掘一坑，将菊倒垂在内，用竹架起，密铺竹叶片，以角屑放根中，四傍却用土埋之，筑紧。于来年取，以水洒暖取根，渐开花如初埋，每一二日，以水洒少许养之。”这实际上就是改变菊花的外界环境条件，有意识地控制生命活动，尽可能降低其生理代谢水平，并采取1引自石声汉《农桑辑要校注》卷三，农业出版社1982年版。
防干、防冻和施肥等适当的保护措施，待次年春季取出后，洒水使它渐渐恢复生机，开放花朵，供人观赏。这种延迟菊花生长和开花的方法，确实是一种别具匠心的发明1。《种艺必用》还指出：“竹有花辄槁死。花结实如稗，谓之‘竹米’，一竿如此，则久久举林皆死。其治之法，于初米时择一竿稍大者，截去近根三尺许，通其节，以粪灌而实之，则止。”竹子开花往往导致竹林成片死去，其主要原因在于缺乏足够的营养，而及时施肥则是防治竹类开花和死亡的切实有效的措施，《种艺必用》提出的方法是有实际意义的。《农桑辑要》引《博闻录》（南宋陈元靓辑录，已佚）说：“银杏，有雌雄。雄者有棱，雌者有二棱，须合种之。”银杏是雌雄异株的，这里的“棱”指的是果实（白果）的棱道。这一记载是现在已知的发现银杏有雌雄二性及其判别方法的最早资料。此外，如《农桑辑要》所载甘蔗种植的选取种苗法，苎麻栽培的有性繁殖和无性繁殖法等也都具有一定的植物生理学价值。
1周肇基：《植物生态生理知识的发展》，见苟萃华、汪子春、许维枢等著《中国古代生物学史》，科学出版社1989年版。
第三节 养蚕
随着蚕桑业的发展，到了元代对蚕的生活习性有了更充分和深入的了解，并相应总结出更为科学的饲养方法。如元初《务本新书》说：“蚕必昼夜饲，若顿数多者，蚕必疾老，少者迟老”，“若寒热不均，后必眠起不齐”1，最早论述到营养和温度对蚕的发育的影响。该书还指出：“墙壁湿润，多生白醭、贴沙之病”2，“白醭”是蚕的硬化病中危害最严重的白僵病，“贴沙”是指病蚕体小质弱，行动迟钝，往往呆伏于桑沙中而死，这里说明了湿度对蚕的发病的影响。王祯《农书》在这方面的记载也很多。如其中第一次记载了蚕的龄期因地区而不同，“北蚕多是三眠，南蚕俱是四眠”；蚕在各个龄期中体色的变化；蚕病的起因，“凡叶，不可带雨露，及风日所干或涓臭者，食之令生诸病”；以及调节温湿度的方法，“自初生至两眠，正要温暖。蚕母须着单衣，以为体测。自觉身寒，则蚕必寒，使添熟火。自觉身热，蚕亦必热，约量去火。一眠之后，天气晴明，巳午之间，暂揭起窗间帘荐，以通风日。南风则卷北窗，北风则卷南窗。”
1石声汉：《农桑辑要校注》卷四，农业出版社1982年版。
2石声汉：《农桑辑要校注》卷四，农业出版社1982年版。
第四节 养蜂
我国古代对于蜜蜂和蜂蜜的了解是比较早的。据考证，甲骨文中已有“蜜”字，可能还有“蜂”字，《诗经》和《礼记》也都提到了蜂和蜜，《神农本草经》已把蜂蜜和蜜蜡列为医药的“上品”。晋皇甫谧《高士传》和张华《博物志》则分别有关于东汉姜岐养蜂和蜂蜜收集方法的记载等。但总的说来，由于资料所限，中国早期养蜂史还不是很清楚。在唐宋时期及以后的著作中，关于蜜蜂、蜂蜜及养蜂业的记载逐渐增多，如宋代罗愿《尔雅翼》、程大昌《演繁露》、王元之《蜂说》，元代大司农司编《农桑辑要》、王祯《农书》、鲁明善《农桑衣食撮要》，明代徐光启《农政全书》、宋应星《天工开物》以及清代郝懿行的养蜂专著《蜂衙小记》等，对于蜂的种类，蜜蜂的形态、生活习性、社会组织、饲养技术、分封方法，蜂窠的清洁卫生，天敌的驱除，以及蜂蜜的收取和提炼，蜜的色味与蜜源植物的关系等，都作了比较科学的记述和讨论1。
《农桑辑要》新添“蜜蜂”一节载：“人家多于山野古窑中收取。盖小房，或编荆囤，两头泥封，开一二小窍，使通出入。另开一小门，泥封，时时开却，扫除常净，不令他物所侵。秋花凋尽，留冬月可食，蜜脾割取作蜜、蜡。至春三月，扫除如前。常于蜂窝前置水一器，不致渴损。春月蜂成，有数个蜂王，当审多少、壮与不壮。若可分为两窝，止留蜂王两个，其余摘去。如不壮，除旧蜂王外，其余蜂王尽行摘去。”王祯《农书》的记载基本与此相同，仅增加一句话：“于家院扫除蛛网，及关防山蜂、土蜂，不使相伤。”中国古代食用的蜂蜜，一直到明末还是野蜜多而家蜜少，如宋应星《天工开物》所说：“蜂造之蜜，出山岩土穴者十居其八，而人家招蜂造酿而割取者，十居其二也。”《农桑辑要》的“蜜蜂”一节则是我国关于养蜂法最早较详细的记载。其中提到招收野生蜂群进行家养的蜂巢设置：箱式（“盖小房”）和篓式（“编荆囤”）养蜂，清扫管理，过冬，割取巢脾，饲水，根据工蜂多少和群势强弱决定是否选留蜂王和分蜂等，说明当时人们已经相当清楚地掌握了蜜蜂的生活习性和种群生态等生物学知识。
元代生物学知识的积累除载于各种农书者外，一些动植物谱录著作也是值得重视的。如李衎《竹谱详录》记有多种竹子的品种、形态、生态、产地、用途等，并且附有很多插图，是竹类研究的重要文献。柳贯《打枣谱》记有73种枣名及其性状、产地。王恽《宫禽小谱》，介绍了17种鸟的形态和别名，是我国最早的一部论鸟类的专著。
1周尧：《对昆虫的认识和利用》，见苟萃华、汪子春、许维枢等著《中国古代生物学史》，科学出版社1989年版。
