明代我國農業科學及水利工程技術在宋元基礎上繼續有所發展，主要表現在誕生了我國古典農業科學史上最完備的一部總結性傑作——《農政全書》以及明代經濟作物種類的增多、水利工程的興建和水利技術著作的翻譯等。
明代出現的農書有130多種，其中以徐光啟的《農政全書》最負盛名。
徐光啟《農政全書》手稿
徐光啟極其重視數學、水利、農業等方麵的科學研究，取得了許多成果，《農政全書》是其中之一。該書在徐光啟生前尚未整理編排完畢，徐光啟死後由當時著名學者陳子龍於崇禎十二年（1639年）整理刻印刊行。《農政全書》分為12目，60卷，共60多萬字，其中約有50萬字采自眾家農著，約6萬字得自徐光啟的科學研究和實驗新成果，故陳子龍稱它是一部“雜采眾家，兼出獨見”[38]的科學巨著。
《農政全書》中徐光啟“兼出獨見”的部分，反映了農業科學技術在明代末期所達到的先進水平。在墾田與水利方麵，徐光啟主張治水與治田相結合，以改變東南產糧、西北（黃淮地區）漕運的生產格局。為此，他認為應將黃淮之水用以發展北方農業，所以在《農政全書》及當時的一些奏折裏提出了發展北方水利、開墾北方荒地的建議。為了證實北方生產糧作物的潛力，徐光啟在天津屯田時製造水具，試種水稻，都獲得了成功。而在此之前，宋人認為在北方種稻是不可能的。在棉花栽培技術方麵，徐光啟總結出植棉的要領是：“精揀核，早下種，深根短幹，稀科肥壅。”他解釋在上海一帶植棉提前播種的道理：“吾吳濱海，多患風潮（夏秋的台風帶漲潮），若比常時先種十許日，到八月潮信，有旁根成實數顆，即小收矣。”[39]早種雖可防風潮之災，但卻易受害於春寒，徐光啟探索出的避免春寒傷苗的辦法是：“於舊冬或新春初耕後，畝下大麥種數升。臨種棉，轉耕，並麥苗掩覆之。麥根在土，棉根遇之即不畏寒。麥兼四氣之和，故性能（耐）寒也。用此法可先他半月、十日種。”[40]在備荒一事上，徐光啟認為“預弭為上，有備為中，賑濟為下”。所謂“預弭者，漕河築堤，寬民力，祛民害也；有備者，尚蓄積，禁奢侈，設常平，通商賈也”[41]。徐光啟還積極提倡普及高產作物以備荒，他在提及蠶豆時說：“蠶豆，百穀最為先登，極救農家之急，蒸煮代飯，炸炒供茶，無所不宜。且蝗所不食，藏之數年，蟲亦不蛀，誠備荒佳種也。”[42]當時甘薯剛剛傳入閩廣一帶，徐光啟千方百計將它引種到上海，試種於田中，獲得成功。為了推廣甘薯這種高產備荒作物的種植，他編寫《甘（薯）疏》刻印出版，介紹甘薯的優點和引種辦法。在南種北移、北種南移的探索上，人們普遍相信蕪菁南移兩年後其根變小成為菘菜的舊說，徐光啟通過在上海試種蕪菁三四年後也未變種的事實告誡人們不可相信傳聞，並指出產生這種傳聞的原因：“北人種菜，大都用幹糞壅之，故根大；南人用水糞，十不當一。又因在新傳得蕪菁不肯加意糞壅；二三年後，又不知擇種，其種安得不小？”[43]說明蕪菁南傳後其根變小在於人為，並非在於風土不利。在植桑養蠶上，徐光啟的實驗結論是養蠶必須要葉幹勤替，為此南方養蠶須多種早桑，勤施肥，保證桑葉在梅雨之前收獲；北方無梅雨，也適宜種桑養蠶。在種植選種上，《農政全書》強調“擇種為第一義，種一不佳，即天時、地利、人力俱大半棄擲矣”[44]。指出選種之法是：“宜簸揚，或淘汰，或導擇，取其最粗而圓滿者種之。”[45]徐光啟提倡發展經濟作物如烏桕、女貞樹等，他指出：烏桕子外白穰壓取桕油，可造蠟燭；子中仁壓取青油，可以燃燈，塗發變黑，又可入漆，可造紙用，用油之外，其渣仍可壅田，可代柴用：其葉可染黑色；其木可削板刻書及雕造器物。他指出：女貞樹寄生白蠟蟲（蚧科），取之可製成白蠟，亦有很高的經濟價值。所以烏桕、女貞樹等“其利濟人，百倍他樹”[46]，應廣為種植。