Сельское хозяйство Месопотамии и Египта зависело от системы орошения: регулируемые реки поставляли необходимую влагу и приносили плодородную почву. Римляне практиковали обширное орошение в Алжире; позже арабы делали то же самое в Испании и на Сицилии, где возделывали рис, хлопок и сахарный тростник. Но земли Средиземноморья, а тем более тяжелые почвы Северной Европы требовали иных методов земледелия.

В Греции и Италии преобладают легкие почвы, быстрые реки и климат, сочетающий летнюю засуху и короткие, но интенсивные зимние дожди, как правило вымывающие из почвы необходимые питательные вещества. Земли под животноводство не хватало, поэтому удобрить всю почву навозом не удавалось. Средняя урожайность во времена Древнего Рима была не выше четырехкратной, и для получения такого урожая землю оставляли под паром раз в два года и усиленно размалывали перед посевом. Если удавалось нанять рабочих, то землю перекапывали и по крайней мере трижды вспахивали – последовательно, с расположением борозд под прямым углом друг к другу, а иногда по диагонали. Подобный метод подготовки почвы удваивал объем влаги, сохраняемой в засушливые летние месяцы.

У греков и римлян был легкий плуг (рис. 13), состоящий из шеста, к которому привязывали животных; изогнутой балки, соединяющей шест с лемехом, горизонтально лежащим на земле; и ручки, закрепленной на сохе, чтобы управлять плугом. Уязвимой частью плуга был лемех, который разрезал землю и шел вдоль борозды. Обычно его вырезали из дуба, а по бокам в отверстия в древесине вставлялась галька. Но прежде всего следовало защитить режущий край лемеха жестким материалом. Египтяне для этих целей использовали кремень, а не медь или бронзу; самые ранние железные лемехи находили в Палестине, они относятся к концу 2-го тысячелетия до н. э. Удивительно, но, хотя у эллинов не было железных лемехов, их широко применяли римляне. Римские лемехи имели как втульчатую, так и менее распространенную остроконечную форму; они появились в Британии до Цезаря.

Рис. 13. Греческий плуг. С чаши VI в. до н. э.

Расширение Римской империи совпало с пиком развития сельского хозяйства Древнего Средиземноморья, где передовые методы земледелия и лучшие орудия сначала применялись в крупных рабовладельческих поместьях, а впоследствии во всей империи. Передовые методы требовали особого внимания к дренажу: следовало контролировать вымывание ценных веществ из почвы в сезон дождей и чаще вспахивать такие болотистые районы, как Кампанья или долина реки По. Римляне сумели организовать дренаж в заболоченных районах на северных территориях (Голландия и Восточная Англия), где основной проблемой было не водосбережение из-за малого количества осадков, а обильные и нерегулярные дожди. Однако принцип вспахивания земли отличался от принятого в Средиземноморье.

На севере перекапывание почвы могло навредить; правило обработки земли лаконично определил Джеймс Смолл в 1784 году: «срезать пласт земли, сдвинуть его в сторону и перевернуть». Римские плуги иногда оснащались выступающими земляными упорами, которые толкали разрыхленный дерн в сторону, или большим железным резаком клиновидной формы, делавшим в земле вертикальный разрез. Некоторые находки в Северной Европе позволяют предположить, что тяжелый плуг изобрели именно на севере для обработки тяжелых почв, например бельги, которые разбивали поля на месте вырубленного первобытного леса. Характерные особенности плуга: тяжелая квадратная рама с плужным грядилем сверху и лемехом внизу, к которому сзади присоединялась стойка, а сразу за стойкой – скоба. В спорном отрывке из Плиния утверждается, что пару колес для поддержания требуемой глубины хода лемеха впервые применили в стране к югу от верхнего Дуная, а при жизни Плиния использовали в Цизальпинской Галлии. Но колесный плуг использовали редко даже тысячелетие спустя, ибо почвы на месте вырубленных лесов были тяжелыми и глинистыми; он так и не вытеснил балансирный плуг: в 1523 году Фитцгерберт говорил о дороговизне «плугов с колесами». В XI веке очередным нововведением в Европе стало устройство, которое китайцы применяли в усовершенствованном виде 2 тысячи лет назад. Речь идет об изогнутом деревянном отвале плуга (рис. 14), применявшемся для опрокидывания нарезанного дерна, который часто оказывался слишком тяжелым, и пахарь не мог перевернуть его руками. Форма отвала плуга значительно варьировалась в зависимости от типа почвы и вида растений, которые предстояло посеять.