消息传到平江府里正那里,里正立刻让人统计需要改良犁的农户,还请王恂去乡学讲课,教工匠们按图纸打铁。王恂在课上道:“改良农具不是一成不变的,比如东头的田泥深,犁辕可以再短半尺;西头的田泥浅,犁辕可以稍长 —— 都要按自家的地算。” 工匠们听着,纷纷点头,周铁山还特意做了 “角度模板”,方便打铁时比对。
半个月后,平江府已有三百多户用上了改良曲辕犁。王老实家的牛一天能耕两亩地,比以前多了一亩,他特意给王恂送了袋新收的稻子:“王状元,这是用您改的犁种的,比去年多收了半成,您得尝尝!” 王恂接过稻子,心里暖暖的 —— 这比任何功名都让他踏实。
江南的秋天虽不缺水,可稻田灌溉仍靠龙骨水车,农户们总说 “水车转得慢,浇完一亩地要半天”。王恂在田边观察了三日,发现水车的问题出在齿轮和踏板上:原齿轮十齿,踏板间距一尺,人踩起来费劲,齿轮转得也慢。
他用算筹算 “齿轮传动比”:十齿齿轮转一圈,带动水车叶转五圈,提水半桶;若换成十二齿齿轮,搭配八齿从动轮,传动比变成 1.5:1,水车叶能转七圈半,提水一桶。踏板间距也得改,从一尺调到一尺二,人踩起来更省力,每分钟能多踩五次。
周铁山按图纸做水车时,又犯了难:“十二齿齿轮不好打,齿多了容易卡壳。” 王恂便教他 “斜齿咬合” 的法子,在齿轮齿面上刻出微小的斜面,减少摩擦:“我算过,斜齿比直齿的咬合效率高两成,不会卡壳。” 周铁山试着打了一个,装在水车上,果然转得又快又顺。
试水车那天,农户们围着河边看。王老实踩在踏板上,只觉得比以前轻了不少,水车叶转得飞快,河水 “哗哗” 地流进田里。他踩了一刻钟,浇了半亩地,比以前快了一倍,笑着道:“这水车改得好!俺老婆子都能踩动!” 旁边的农户们都争着要改水车,里正赶紧登记,怕晚了排不上队。
王恂还在水车旁立了块木牌,上面写着 “水车使用口诀”:“晴天踩快(每分钟二十次),雨天踩慢(每分钟十五次);浅田少提(半桶),深田多提(一桶)”,都是按算学算出来的最优方案。农户们照着口诀用,灌溉效率又提高了一成 —— 以前浇十亩地要一天,现在半天就能完成。
至元四十四年秋末,江南秋收,平江府的粮产让所有人都惊喜。里正上报的统计册上写着:改良曲辕犁和龙骨水车推广后,稻田亩产从之前的两石三斗,涨到了两石六斗,增收一成三;旱地(种麦)亩产从一石八斗,涨到了两石,增收一成一。
王老实家种了五亩稻,收了十三石粮,比去年多了一石五斗。他把多余的粮换成布,给老伴做了件新衣裳,还去驿站给王恂送了封信,信里画着稻穗和水车,歪歪扭扭地写着 “谢状元爷,粮够吃了”。王恂收到信,把它贴在双廷议事司的墙上,让来议事的官员都看看 —— 这是算学惠民的最好证明。
平江府知府把增收的消息报给中都,还附了王恂的《农具改良算解》,里面详细记录了每种农具的改良数据:曲辕犁的角度、齿轮的齿数、踏板的间距,还有对应的增收比例。萧虎看后,对耶律楚材道:“王恂用算学帮百姓增收,比送我十车粮还管用 —— 这才是文状元该做的事!”
江南的商人也跟着受益。粮产多了,粮价稳了,运往中都的漕船比去年多了三成。波斯商人伊本在平江府买粮时,见农户们用改良的农具收粮,忍不住问:“你们的农具怎么这么好用?” 翻译道:“是咱们的状元用算学改的,叫‘算学农具’!” 伊本听了,连连称赞:“你们的状元,不仅懂文,还懂算,了不起!”
王恂在江南的最后一天,农户们围着他,有的送粮,有的送菜,还有的送自己编的草席。王恂一一谢绝,只道:“我只是做了该做的事,真正该谢的,是帮你们打铁的工匠,是帮你们统计的里正 —— 大家一起努力,日子才能越来越好。” 这话让农户们更感动,都觉得这状元没有架子,是真心帮百姓。
江南增收的消息传到燕云时,燕云里正张老栓正愁旱地种麦的事。燕云多旱地,土壤硬,原有的犁铧太钝,入土浅,麦种长得不好;灌溉靠木桶挑水,效率低,农户们总说 “江南有好农具,咱北境用不上”。
张老栓把消息报给燕云千户,千户又上报中都。萧虎便让王恂派人去燕云,根据旱地情况改良农具。王恂选了自己的得力助手 —— 曾跟着郭守敬学过算学的书吏李平,叮嘱他:“燕云土壤比江南硬三成,犁铧要改尖,角度从四十五度调到五十度,才能入土深;灌溉不用水车,改用‘龙骨翻车’,适合旱地提水。”
李平到燕云后,先去田里取土样,称重、测硬度,用算筹算 “犁铧入土所需力度”:江南泥田硬度五十斤 / 平方寸,燕云旱地硬度七十斤 / 平方寸,所以犁铧要尖,角度要大,才能减少阻力。他让燕云的铁匠把犁铧改尖,刃口厚度从二分减到一分五,角度调到五