除了治黃，漢武帝在農業體製上也下了大力氣，立孔僅為大農令、桑弘羊為大農中丞，趙過為搜粟都尉，推廣代田法；還在全國開鑿了許多渠道。時國家富庶，經濟發達，有條件大規模興修水利，大力發展灌溉事業。水利是農業的命脈，對促進農業生產的發展起著關鍵性的作用。特別是關中京畿地區，因是國都所在地，開渠也比較多，在原秦國鄭國渠的基礎上，形成了百渠水利灌溉網，最著名的有漕渠、六輔渠、白渠、靈軹渠、成國渠等。由於大興水利工程，發展農業生產，在當時出現了“府庫餘財，錢累钜萬，太倉之粟陳陳相因”的空前繁榮。漢武指揮修築的大渠，除了上麵提到的幾個，還有洛水渠、龍首渠等諸多工程。
為了大漢與匈奴之間戰爭的需要，人馬未動，糧草先行，以解決北進時大量軍隊的軍糧問題，漢武帝曾征調大量勞力開鑿漕渠。主持該工程的是水工出身的徐伯，於元光六年（公元前129）開工，3年完成。漕渠從長安東通黃河，長約300餘裏，主要是供運輸糧草之用，兼有灌溉農田等多方麵的用處。過去運糧，自黃河入渭水運至長安，路程900餘裏，需時6個月；漕渠鑿成後，運程隻有300餘裏，漕運時間減少了一半，還可灌溉田地1萬餘頃。漢武積極儲備軍糧，他把關東地區的糧食通過水路運入關中地區集中起來，以關中作為出擊匈奴的軍事基地。
原秦國鄭國渠，到漢武帝元鼎六年（公元前111）時已有136歲“高齡”。當時兒寬為左內史，奏請穿鑿六輔渠，以益溉鄭國渠旁高印（仰）之田。漢武爽快答應了，曰：“農，天下之本也；泉流灌寖，所以育五穀也。左、右內史地，名山川原甚眾，細民未知其利，故為通溝讀，畜陂澤，所以備旱也。今內史稻田租挈重，不與郡同，其議減。令吏民勉農，盡地利，平繇行水，勿使失時。”
此後16年，到太始二年（公元前95），趙中大夫白公複奏在渭水以北穿渠，引涇水，首起穀口（今陝西禮泉東北），尾入櫟陽，置涇渭之間，袤200裏，溉田4500餘頃。因由白公主持修築，故名曰白渠。民得其饒，大為感激，歌之曰：“田於何所？池陽穀口。鄭國（渠）在前，白渠起後。舉鍤為雲，決渠為雨。水流灶下，魚跳入釜。涇水一石，其泥數鬥。且溉且糞，長我禾黍。衣食京師，億萬之口。”言此兩渠饒也。
其他郡縣，水利也比較發達。西北的朔方、河西、隴西、酒泉等郡，都開渠引黃河或川穀水以溉田。中原地區，汝南、九江等郡引淮水以溉田。泰山下引汶水以溉田。其他的新開水渠、陂池也很多，溉田各在數千頃或萬頃以上。
“代田法”是西漢趙過推行的一種適應北方旱作地區的耕作方法。由於在同一地塊上，作物種植的田壟隔年代換，所以稱作代田法。漢武帝末年，為增加農業生產，趙過被任命為搜粟都尉。他把關中農民創造的代田法加以總結推廣，即把耕地分割成甽（同畎，田間小溝）和壟，甽壟相間，甽寬一尺（漢一尺約當今0．694尺），深一尺，壟寬也是一尺。一畝定製寬六尺，適可容納三甽三壟。種子播在甽底不受風吹，可以保商；幼苗長在甽中，也能得到和保持較多的水份，生長健壯。在每次中耕鋤草時，將壟上的土同草一起鋤入甽中，培壅苗根；到了暑天，壟上的土削平，甽壟相齊，這就使作物的根能紮得深，既可耐旱，也可抗風，防止倒伏。第二年耕作時變更過來，以原來的甽為壟，原來的壟為甽，使同一地塊的土地沿甽壟輪換利用，以恢復地力。
趙過在代田法推廣過程中，首先令離宮卒在外牆內側空地上試驗，結果較常法耕種的土地每漢畝（合今0．69市畝）增產粟一石（合今二市鬥）以上，好的可增產二石。隨後，趙過又讓大司農組織能工巧奴製作改良農具──耦犁﹑耬犁，並令關中地區郡守督所屬縣令長﹑三老﹑力田和裏父老中懂農業技術的使用改良農具，學習代田法的耕作和養苗方法，以便推廣。後來，趙過又發現有些農民因缺牛而無法趁雨水及時耕種，於是接受前平都令光建議，令農民以換工或付工值之法，組織起來用人力挽犁。采用這種辦法，人多的組一天可耕30畝，人少的一天也可耕13畝，較舊法用耒耜翻地效率大有提高，使更多土地得到墾辟。後來，代田法不僅行於關中三輔地區，也推廣到河東﹑弘農﹑西北邊郡乃至居延等地，都收到了提高勞動生產率和增產的效果。
第十三節七十二行皆可觀
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根據許多人口史學者分析，西漢王朝初年總人口（包括各諸侯國）大致為1800萬。若照大多數學者認為這一時期人口年均增長率為8‰左右計算，則漢武帝即位前後，全國人口總數應在3045萬以上。若照另外一些學者提出的10‰左右計算，那麼當時中國人口已達到3741萬。還有些學者推算，在漢武即位6年之後的元光元年（前134），全國人口大約為3700萬。此外，漢武時期，在東北、西北、西南、華南等地收複秦郡，開拓新域，國土版圖麵積較秦始皇時又要增加逾百萬平方公裏。