一、气候方面
历史时期的气候变迁与中国古代社会历史的发展有着密切的关系，“在数千年时间内，二者之间始终存在着一种相互不悖的一系列的基本相吻合的历史事实。”[16]气候变迁直接影响人类的生存环境，进而影响人类社会历史与文化。同样，经济重心的南移与气候的变迁也存在着关系。中国自古以来就是农业国家，而在农业社会中，气候的变化对经济状况的好坏起着关键性的作用。如果风调雨顺，人们就会丰收，安居乐业。一旦遇上气候灾害，如寒冷、干旱等，人们就会歉收，甚至会毫无收成，以至于会流连失所、四处流浪。
二、水文方面
从水文方面论述其对经济重心南移的影响，先探讨历史时期黄河下游的决堤、泛滥和改道对北方经济的影响，再从南方的水利工程对南方农业影响方面进行论述。
（一） 历史时期黄河下游决口、泛滥和改道对北方经济的影响
历史上黄河以“善淤、善决、善徙”著称，其下游河道的变迁极为复杂。从先秦时期到解放前约三千年间，黄河下游决口、泛滥达一千五百九十三次，平均每三年两次决口。重要的改道二十六次，又有著名的黄河“六徙”，分别在周定王五年（公元前602年）、王莽始建国三年（公元11年）、北宋庆历八年（1048年）、金章宗明昌五年（1194年）、明弘治八年（1495年）和清咸丰五年（1855年）。北宋庆历年间的迁徙为第三次迁徙。在此次大迁徙之前的唐朝末年，黄河在东汉王景治理之下安流八百年之后已出现多次决口。如唐景语二年（893年）下游河口就发生改道，“自厌次县界决而东北流，迳渤海县（今山东滨县）西北，又东北至无棣县东南而东主人还。”[29]进入五代决口更加频繁。据周魁一统计，五代的五十年内有十九次决溢，平均不足三年一次。[30]到了北宋庆历八年之后，黄河下游进入变迁 混乱的时代。“从1048年以后至北宋灭亡，黄河时而北流，时而东流，时而两股并流，时而分流，决入梁山泊分南北清河下海。”[31]历史时期黄河下游的决口、泛滥和改道，对下游华北平原地区的地貌和社会经济生活发展造成了巨大的影响。每一次决口后，洪水就会吞没大片土地，夺取千百万人民的生命和财产。北宋大观二年（1108年）的一次河决，河北巨鹿整个城市被泥沙埋入地下，直至1919年才在地下六米处发现这座古城。[32]洪水过后留下的枯河床和自然堤上的沙质积沉物，在风力作用下，形成绵延不绝的沙丘和沙垄，吞噬了农田，一些沙滩地区因长期排水不良而会引起了土地盐碱化，严重破坏了农业生产；一些湖泊，如大陆泽、圃田泽、荥泽、孟诸泽、雷泽、蒙泽等在宋代以后全告淤平。这些湖泊湮灭后，不复具有调剂水量的作用，周围大片农田极易受淹。这些湖泊的湮灭，造成灌溉事业的巨大损失，使得水源缺乏，水田荒废。
（二） 水利兴修对农业经济的影响
水利是农业的命脉，早在史前就有大禹治水之说；而《汉书·沟洫志》记载：“堤防之作，近起战国。”说明战国时黄河堤防已普遍兴建；东汉则有著名的王景治河。到了后来这种治理河流的事就越来越多了。水利工程大多是利用天然水源，“因此天然淡水体的存在与否，是决定水利工程从而是决定农业兴衰的重要因素。”[33]江南多水雨，表现在地理景观上便是河流湖泊。主要的有洞庭湖、鄱阳湖、太湖。洞庭湖，在唐宋时代得到进一步扩大。唐朝时东洞庭湖已西吞赤沙、南连青草，方圆几百里。唐代诗人李白在《游洞庭湖》诗中描写：“洞庭西望楚江南，水尽南天不见云”。到了宋朝，洞庭、赤沙、青草三湖已连成一片，形成八百里洞庭。可见洞庭湖在唐宋时期的辽阔及气势的雄伟。鄱阳湖古称彭蠡湖，由于唐代在我国历史上处于高温多雨时期，唐末五代至北宋，彭蠡湖迅速向东南方向扩展，超过婴子口、松门山，迫近鄱阳县城。彭蠡湖开始有鄱阳湖之称。太湖。唐宋时期，由于三江（东江、娄江、吴凇江）的阻塞与阻滞，使原本面积不大的太湖逐渐扩大。宋时太湖面积已达二千平方公里，比汉代时期的太湖扩大了三百至四百平方公里，并在其周围还分布着许多大小不等的湖泊，这些湖泊之间有许多塘、浦互相沟通。此外，还有许多小淡水湖。
正是长江中下游地区有着诸多的水源，为唐宋时期在江南地区兴修各种河渠湖陂等水利工程奠定了基础。据《新唐书·地理志》中的记载：唐一代江南地区各种水利工程约有七十余项，其中安史之乱之前兴修的有二十多项。如圣历初湖州安吉县令钳耳知命开邸阁池，修石鼓堰引天目山水灌田百顷：开元元年杭州盐官县修建了二百四十里的捍海塘堤等等。这些工程虽然给江南经济带来了一定的效益，但作用还不是很显著。安史之乱后，唐政府对江南经济的依赖性越来越大，有力地推进了江南水利工程的发展。从唐代宗大历年间到懿宗咸通年间的一百余年，各项水利工程建有五十多个，这些工程规模也比以前更大。如异州句容县绎岩湖，周百里为塘，可灌田万顷；再如杭州余杭县的北湖、湖州长城县的西湖、明州铆县的仲夏堰等等，都可灌田千顷以上。“正因为唐代在江南地区兴建了许多水利工程，所以，当这些工程发挥作用，许多土地得到灌溉时，江南地区的农业生产就有了巨大的发展。”[34]到了宋代，江南地区的水利工程有了更大的发展。据《宋史·河渠志》及《宋会要》等书的统计，宋朝时期，各种水利工程约有一百多项，其中异州的后湖（今玄武湖），杭州西湖，明州的东湖及水泾堰，越州的落星湖、烛溪湖、白马湖，婴州的黄岩官河等，灌田都在百顷至千顷之间。而江南运河及吴凇江、青龙江的经常疏浚，使江南地区形成了“纵则有浦，横则有塘，又有门堰泾沥而棋布之”[35]的水网化系统。水网化的形成促进了灌溉事业的发展，大量土地从而得到开发。[36]这对太湖流域地区成为江南最发达的经济地区产生了巨大而深远的影响，太湖地区因此成为全国重要的产粮基地。“苏湖熟，天下足”、“上有天堂，下有苏杭”等谚语就是对太湖流域农业高产、经济繁荣的生动描述。与此同时，鄱阳湖区也成为产粮基地，主要有洪州、江州、饶州、南康等产米重要地区。宋代鄱阳湖区产粮基地的形成，是湖泊水域扩大和人们兴修水利的共同结果。[37]正是水利工程的建造，发展了灌溉，提高了地力，使得农业生产有了保障，进而促进江南地区的农业发展，江南地区农业生产在全国居举足轻重的地位。而水利的兴修的前提条件就是必须要有水源，正是长江中下游丰富的水资源为水利事业的建设提供了条件。相反，古代的黄河中下游地区湖泊众多，星罗棋布，后因气候的变化、农业的发展及黄河泥沙的淤塞，在唐宋时期湖泊大量地减少。如今山西境内的湖泊，北朝有十六个，唐代有七个，宋代仅剩三个。今河北境内，北朝时有湖、渊、泽、池不下十余处，唐代也仍有不少，宋金之后，这些湖泊池淀则多数湮灭。今河南境内，宋以前尚存不少湖泽、陂塘，黄河两岸周围数量尤多。由于黄河的不断决口、改道，大量泥沙的沉积，这些湖泽陂塘逐渐被淤没。而关中地区气候干燥，无湖泊不能发展水利，无水利不能发展农业，灌溉系统被破坏后，农业发展大受影响。
（三） 土壤对经济重心南移的影响
土壤是人类赖于生存的不可替代的资源，土壤的肥沃程度会影响人类的发展，历史上土壤肥力是经常变化的。当人们利用土壤进行耕作时，不良的耕作方式就会使土壤的肥力下降甚至贫瘠。贫瘠的土壤则会使人们收成不好而迫使人们更大范围地去寻找更多的土地去开垦，以增加收成；而开垦更多的土地又不加于适当利用，使得土壤迅速恶化，陷入越穷越垦、越垦越穷的恶性循环。相反，肥力不高的土地，经过人们的合理利用和改造，也可成为沃土，而水利条件的改善，对土壤的改造起重要作用。大体上，唐宋时期北方土质由优转劣。生产因而下降；南方土质不断优化，生产因而上升。[38]黄土高原的黄壤土质疏松易于开发，在《禹贡》中被认为是最肥沃的土壤。因此，长安附近被称为“天下陆海”，“丰镐之间，号为土膏，其贾亩一金”[39]。但经过多年的使用，农民垦殖，且不多施肥料，黄壤的肥力因耕作时间的久长而随之下降，更为严重的是黄土高原上的毁林毁草开发，导致土壤的水分涵养能力大大下降，雨季一来表层土壤易被暴雨冲走，导致水土流失。而疏松的黄壤最易遭水土流失及风蚀表土之害，耕地因之肥力下降，甚至会完全丧失。到了唐代，关中的土质已明显下降，陕州地区已是“土瘠民贫”[40]了。
黄河中下游的华北平原，是最古老的经济开发区。这里原先冲积着黄土淤泥，土质肥沃、疏松，适于原始的农业生产。但是随着黄河多次的泛滥、决口，带来了大量泥沙，特别是唐后期起黄河频繁泛滥改道，大量泥沙在河水流经之地形成堆积，经过长期风化作用，一些土地因排水不良而引起盐碱化、沙化，使得此地区的土质变差、下降，严重破坏了农业生产。
黄河流域地区土质的下降，必然会导致粮食产量的下降。据估计，唐代时一般亩产粟1石，合汉代产量为3.81石；宋以240步为亩，一般亩产量粟亦1石，合汉代产量为亩产1.072石。[41]由此可见，北方旱地亩产量之下降。此外，人口骤增，使土地承载人口的能力有所下降，迫使人们继续开垦土地。人多地少，使得草原、林地、丘陵坡地都被人们开垦为耕地。而这种胡乱开垦又使土地迅速恶化，破坏了生态环境。黄土高原生态环境的改变和黄河的频繁决溢，导致当地自然环境朝着不利于人类生活生产的方向发展。
长江中下游地区的土壤属于粘性土壤，土质紧密，在先秦时期主要使用石制和木制生产工具的情况下，南方未得到很好的开发。而到了汉代以后，随着铁犁和耕牛的推广和使用，南方才得到了较大范围的开发。随着这一地区的开发，其土质逐渐优化，唐宋时其土壤肥力已有所提高。唐宋时期，人口剧增，由此造成了耕地不足，于是围湖造田、垦殖海涂成为一时风气，圩田和梯田随之出现。圩田乃围湖造田，就获得土壤资源而言，它对农业生产是有好处的。湖沼淤泥含有十分丰富的有机物，这使得一旦积涝问题得到解决，这些淤泥之地即可变为膏腴之地。梯田的建造，使丘陵红壤地区不断由旱田改为水田，其肥力低、易板结的土性得到改善，土壤肥力得到提高。此外，在扩大耕地面积的同时，南方的农民还十分注意提高耕作技术，培育优良品种，普施肥料，还发明了因地制宜、治肥与施肥的技术。人工施肥使土壤得于改善，使得土壤越来越肥沃。南方土质的优化，使得粮食单位面积产量有了很大的提高。宋代南方亩产量一般为谷4石或米2石，比汉唐时期的亩产量都高。此外，还形成了重要的粮食生产基地，如太湖地区、鄱阳湖地区，这些地区直到现在都还是全国重要的粮食生产基地。暖带的北方地区是土质疏松的黄土高原和一马平川的黄淮冲积平原，拥有平坦广阔的耕地及肥沃的土壤资源，土质疏松易于原始方式的开垦及作物的浅种直播，这是北方经济居于领先地位的条件之一。然而由于自然条件和人为原因。使得这一优势丧失了。而“南方的土地一旦被开垦就远比北方的肥沃，产量就高得多；南方广泛采用的水稻移植法使它能生产大量剩余粮食。”[42]这也促使了农业生产重心的南移。
（四） 南方丰富的物产对经济南移的影响
江南经济的发展，与江南地区有着丰富的矿产资源与动植物资源有关。矿产资源。与人类历史活动、日常生活密切相关的五金矿产即金、银、铜、锡、铁五种金属矿业，除了铁以外，其它四种在古代的开采大量在南方。
先秦时，黄金产地就在楚国。据《韩非子·内诸说上》：“荆南之地、丽水之中生金，人多窃采金。”汉代是黄金产地也是在南方。《续汉书·郡国志》永昌郡：博南“永平中昌，南界出金。”博南县在今云南水平县西南。到了唐代，产金之地以南方为最。《新唐书·地理志》记载：贡金之州凡六十四，其中岭南道有二十七州，剑南道十八州，山南道七州，江南西道三州，江南东道二州，黔中道三州，陇右道四州。宋代时期虽然胶东金矿得到发展，但南方地区的采金亦为兴盛。产银之地据《新唐书·食货志》记载，“有银”之地共有三十五处，分布于二十八个州府中，以南方居多。到了宋代，产银之地初期有二十六个州，元丰年间增加到六十八个州，也均主要分布在南方。《尚书·禹贡》记载：“扬州……锡贡。”可见在远古时代锡的产地就在南方。汉代时期，锡也产于南方。《史记·货殖列传》说到：“江南出连、锡。”在唐代，产锡之地主要在秦岭、淮河一南地区。宋代锡矿主要集中在今广西、广东、湖南、江西四省交界的南岭山区。
唐代时铜的产地南北皆有，但主要还是集中在太行山区、秦岭山区、剑南山区、南岭山区和中下游丘陵地带。而宋时铜矿则集中分布于今江西、湖南、广东三省境内。这四种金属资源的生产大量分布在南方，在唐以前虽然有一些得到开发，但都是少量的，进入唐宋以后，这些资源得到大规模的开发利用，许多以前未被发现的资源得到开发，一些原来只是小规模利用的资源也得到了很大的利用。由于这些资源的开发和利用，江南地区的手工业及其各行业都得到了长足的进步。
此外，除了矿产资源外，南方还有许多丰富的物产。据成书于南宋时期的《乾道临安志》所载杭州物产为例，该地区有谷有粳、糯、粟、麦、麻、豆六种，衣有绫、绢、布、绵、绸、纱、罗七种，货有茶、盐、丝、蜜、蜡、纸六种，药有白术、茱萸等八十四种，果有橘、橙等二十四种，花有牡丹、芍药等四十四种，木有桑梓等十五种，竹有呈等六种。[43]杭州如此，南方其他地区也各有特色。
正是这些丰富的物产，为江南地区经济的发展提供了必不可少的原材料，奠定了厚实的物质基础。
综上所述，主要从环境因素入手，对经济重心南移的原因作了一番论述。虽然自然环境不足于成为经济重心南移的惟一的原因，但却对其产生重要的影响，有时甚至起着主导地位。北方自然环境逐渐恶化是经济重心南移的一方面；南方地区优越的自然环境又是另一方面。南方优越的自然条件一经与先进的生产工具相结合，就会产生出超乎北方之上的生产能力。“从汉魏之际开始得到开发的江南地区，更拥有关东和关中地区所无法比拟的、极其优越的自然条件。那里气候温和，雨量充沛，土地肥沃，河网交替，利于各种农作物的生长，一旦生产工具改进，生产技术提高，劳动人手增加，其相对北方在自然条件方面的优势仍逐步显著，南盛北衰的趋势便不可逆转。”
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