开平科学院的牌匾在冬日的寒风中默默悬挂，墙内的世界却以一种近乎笨拙却坚定的步伐，开始了它最初的探索。四大学院中，工学院因鲁方等人的存在和相对明确的目标，进展最为迅速；天算与医化则仍在缓慢地积累着基础。而沈括投入心血最多、也深知其紧要性的，却是看似最“土”、最不起眼的农学院。
这并非沈括偏心。自那日与黄巢、杜谦商议后，他比任何人都更清晰地认识到，土地问题是新朝面临的“沉疴”，而农学，或许正是化解这沉疴的一剂“缓药”与“补药”。土地改革破除的是分配不公的“枷锁”，但若土地本身的产出无法提高，流民分得田地后依旧难以维生，那么“均田”的善意可能迅速被饥饿的现实吞噬，重演历史上无数次“授田-破产-兼并”的循环。
农学院最初的寒酸，超乎想象。除了沈括这位兼职“掌院”，仅有三位被沈括“三顾茅庐”请来的老农——赵翁、钱伯、孙叟，以及两位略通文墨、因在“申冤清田”中表现出公正而被李延举荐来的前县衙田曹小吏。屋舍两间，一片用荆条粗略圈起的试验田，外加一堆从司农寺借来的、残缺不全的农书抄本和各地进贡的、标签早已模糊的粮种袋，便是全部家当。
沈括没有气馁。他深知，农学的根基在泥土之中，在农人的经验里，而非故纸堆上。他将赵钱孙三位老农奉为“师座”，每日虚心请教，命两位田曹吏员详细记录。
“赵翁，您看这关中麦种，有何讲究？”沈括指着几袋颜色、颗粒略有差异的麦种问。
赵翁眯着昏花的老眼，抓起一把麦粒，在粗糙的手掌中摊开，又凑近嗅了嗅，缓缓道：“沈大人，这黄皮亮粒的，是泾阳一带的老品种，耐旱，杆硬，不易倒，但穗小，出粉略粗。这褐皮稍暗的，怕是渭南那边的，喜水肥，穗大粒饱，出粉细白，但杆软，风雨大了易伏地，且娇贵，肥跟不上就减产。”
“钱伯，您说这豆子与麦子轮作，究竟有何益处？”沈括转向另一位。
钱伯咧嘴，露出稀疏的牙齿：“豆子根上有瘤子（根瘤菌），能肥地。种一茬豆子，地就像歇了口气，第二年种麦子，劲儿足，长得好。老话叫‘麦不离豆，豆不离麦’。就是豆子费工，收打也麻烦些。”
孙叟则对农具改良最有心得，他抚摸着科学院木工坊仿制的一把曲辕犁，摇头道：“这犁辕是弯了，省力些，但犁铧的角度还是老样子，入土深浅不好控制。俺老家有人试过在犁箭（调节犁地深度的木楔）上刻尺度，再用活动卡子固定，调深浅就方便多了。就是费木头，卡子也容易丢。”
沈括如获至宝，让田曹吏员一一记下。他不仅记录现象，更追问原因：“赵翁，为何耐旱的麦种穗小？是叶子长得太旺抢了穗子的养分，还是根系不同？”“钱伯，豆子根上的瘤子，为何能肥地？是瘤子里有什么东西吗？”“孙叟，犁铧角度不同，对翻土、碎土、保墒各有何影响？”
这些问题，常常把老农们问住。他们祖辈相传的是经验，是“就这么做，庄稼就好”，至于“为什么”，从未深究过。沈括也不强求，只是将问题记下，作为日后观察、试验的方向。
试验田在初冬被精心翻整。沈括将有限的麦种分成数份，在相同的地块上，采用不同的播种方式（条播、撒播）、不同的行距、甚至尝试了赵翁提到的“雪后压麦”保墒法。这些尝试，在后世看来或许初级，但在当时，已是试图超越纯粹经验、进行对照试验的宝贵一步。
真正让农学院与外界、与土地改革现实产生激烈碰撞的，是李延的又一次到访。
腊月中旬，李延从华州风尘仆仆赶回长安，向杜谦和黄巢汇报土地清丈试点筹备的最新进展与遇到的棘手问题后，特意绕道延康坊，来找沈括。他并非空手而来，而是带来了几包用粗布小心包裹的泥土样本，以及一份更令人揪心的报告。
“沈公，这是华州三个不同乡里的土样。”李延摊开布包，里面是颜色、质地明显不同的土壤，“这一份来自塬上，色黄，质硬，握之成团，散之不易，当地称‘僵土’，种麦常薄收。这一份来自河滩新淤地，色黑，松散肥沃，但易受洪水冲刷。这一份是塬下坡地，介于二者之间。”