可以从两个方面来讨论。
一是水利工程。自先秦始,中国的主要农业区一直在黄河中下游。这里气候较为干旱,雨量多集中在夏季,还常有暴雨出现。华北农民面临的最严重的问题,一是夏季暴雨造成的黄河水患,二是春、秋、冬三季农作物的灌溉。生活在黄河两岸的人们在经过漫长的迁移后,逐渐找到了可以避免水患的居所,部分解决了第一个问题。因此,解决灌溉问题,就成为了华北水利工程核心功能,主要方式是挖渠引水。
自永嘉之乱起,北方人口逐渐南移,农业重心也陆续转移到长江中下游地区。这里地势低洼,河湖密布,排洪成为了农民面临的主要问题。隋唐时期,南方发展了塘浦系统,即挖沟开渠,疏通积水,使得田地成为棋盘状,并在低洼地区的田地四周筑堤,堤上设闸,干旱时期开闸放水,其余时候闭闸防水。另外,在河湖较多的地方也出现了围湖造田的行为,也就是把湖泊的浅水地区围起来,开发为农田。
长江以南的地带,是低山丘陵地区,农业种植同样面临引水灌溉的问题。这里的水利工程主要是筑堤堰引水,凿塘蓄水。
二是农田上的精耕细作。华北地区主要的农业模式是旱地耕作,在战国前,为了保障土地的肥力,通常使用熟荒耕作的方法,也就是一块地耕种几年后,休息一段时间,等肥力恢复后再耕种。
战国时期,人们发现粪便可以令土地保持肥力,因此就不需要休耕,并且又在施肥的基础上实行了土地连作制,也就是在同一块地上连年种植同一种作物,使得土地利用率得到明显提升。同时,人们也开始对土壤进行辨别、分类,对不同土壤的质地和肥力都有了一定认识,并依此安排农作物种植地带。在作物育种方面,也逐渐发展了挑选良种的标准。
西汉时期,为保持土地肥力,又发明了代田法:以两年为周期,在农田上交互开沟、作垄,形成沟-垄-沟的样貌,第二年重新开沟、作垄,形成垄-沟-垄的样貌,沟里种植作物,垄地得到休息。
南方农业区的精耕细作不仅继承了北方的技术,更涵盖了水、旱两套生产模式。自北宋末期开始,江南一带开始实行稻麦一年两熟制,九月种冬小麦,隔年四月收获,五月水稻插秧,八月收获。由于小麦是旱地作物,水稻是水田作物,在收获水稻后需要将水地转为旱地,处理不好则将面临小麦烂根的风险;同样,在收获小麦后需要彻底清理田间麦茬,不然会影响水稻的生长。
人们还发明了水田耕作中的靠田技术:在暑时把田里的水放干,让太阳暴晒土地,待稻子的根苗稳固后,再还水入田,以此提升收成。