生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科內(nèi)涵探討

張全國(guó)，楊雪梅，王應(yīng)寬，李文哲,，夏晨曦，徐廣印，茹光明，孫 勇，王艷錦，王振鋒，李 哲

生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科內(nèi)涵探討

張全國(guó)1,2，楊雪梅2，王應(yīng)寬3，李文哲4,2，夏晨曦2，徐廣印1，茹光明2，孫 勇4，王艷錦2，王振鋒1，李 哲2

（1. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，鄭州 450002；2. 黃河科技學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程研究院，鄭州 450006；3. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100125；4. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，哈爾濱 150000）

生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科面臨新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。該研究依據(jù)生態(tài)文明時(shí)代的新思想與新要求，提出了生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科新的內(nèi)涵，探討了農(nóng)業(yè)工程學(xué)科研究對(duì)象、理論體系和研究方法等學(xué)科要素的演變。生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的研究對(duì)象從農(nóng)業(yè)生物系統(tǒng)向農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)拓展、理論體系融入生態(tài)文明理念、研究方法應(yīng)具備系統(tǒng)工程思維，并對(duì)國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)工程學(xué)科探索實(shí)踐的事例進(jìn)行了分析，為社會(huì)持續(xù)繁榮的農(nóng)業(yè)文化倫理形態(tài)提供技術(shù)支撐，使農(nóng)業(yè)工程學(xué)科成為推進(jìn)人、自然、社會(huì)和諧共生、良性循環(huán)、全面發(fā)展的科學(xué)力量。

農(nóng)業(yè)工程；生態(tài)；文明；學(xué)科內(nèi)涵；學(xué)科發(fā)展

0 引 言

中國(guó)的農(nóng)業(yè)工程技術(shù)有著悠久的歷史。公元前256年修建的都江堰水利工程，世界最早的有關(guān)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的著作如《耒耜經(jīng)》、《齊民要術(shù)》等，均見證了中國(guó)農(nóng)業(yè)工程在農(nóng)業(yè)文明時(shí)代的發(fā)展[1]。進(jìn)入工業(yè)文明時(shí)代后，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科最早起源于美國(guó)，1907年美國(guó)農(nóng)業(yè)工程師學(xué)會(huì)的成立標(biāo)志著農(nóng)業(yè)工程作為一門獨(dú)立工程學(xué)科地位的確立，同時(shí)也首次提出并使用了“農(nóng)業(yè)工程”一詞。中國(guó)的農(nóng)業(yè)工程學(xué)科是自1979年中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)成立后才得以明確[2]。作為工業(yè)文明時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科解決了一系列中國(guó)工業(yè)文明社會(huì)中現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展所面臨的工程學(xué)難題，并得到不斷發(fā)展成熟，在科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、研究隊(duì)伍、平臺(tái)建設(shè)、交流合作、學(xué)術(shù)成果等方面取得了巨大的成就，為中國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展做出了杰出的貢獻(xiàn)[3-7]。

文明是人類社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志。人類的發(fā)展進(jìn)程先后經(jīng)歷了原始文明、農(nóng)業(yè)文明和工業(yè)文明，生態(tài)文明是人類發(fā)展的一個(gè)新的文明境界，是工業(yè)文明之后的文明形態(tài)[8-9]。中國(guó)共產(chǎn)黨第十八次全國(guó)代表大會(huì)提出了走向社會(huì)主義生態(tài)文明新時(shí)代[10-11]。在十九大中也強(qiáng)調(diào)了生態(tài)文明建設(shè)在中國(guó)未來的發(fā)展中的重要性[12]，這些都標(biāo)志著中國(guó)社會(huì)正在從工業(yè)文明進(jìn)入生態(tài)文明時(shí)代。工業(yè)文明開啟了人類現(xiàn)代化生產(chǎn)和生活，但在技術(shù)發(fā)展的同時(shí)也造成了全球性的資源與環(huán)境問題，化石能源的過度使用出現(xiàn)了日益嚴(yán)重的人類生存危機(jī)[13-14]。工業(yè)文明時(shí)代的高生產(chǎn)率發(fā)展觀顯然存在一定不足和問題，人類開始考慮各種生產(chǎn)生活行為對(duì)環(huán)境的影響[15]，開始考慮在向自然索取的同時(shí)如何回報(bào)自然、保護(hù)自然，這種觀念的改變充分反映了人類文明的進(jìn)步，也是開啟生態(tài)文明建設(shè)的必然要求[16-18]。在生態(tài)文明時(shí)代開啟之時(shí)，作為與農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境直接相關(guān)的農(nóng)業(yè)工程學(xué)科必須在理論上提升認(rèn)識(shí)高度，所有的研究都應(yīng)該強(qiáng)調(diào)人與水、土、綠等資源利用和諧共生的科學(xué)倫理觀，把保護(hù)自然環(huán)境、維護(hù)生態(tài)平衡上升為倫理道德來認(rèn)識(shí)[19-21]。要在學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)的過程中，以這樣的思想為指導(dǎo)，充分體現(xiàn)社會(huì)文明的進(jìn)步[22-24]?？蒲蟹较蜻x擇是否合理，學(xué)科建設(shè)方向是否正確，學(xué)科發(fā)展是否有生命力，主要的衡量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是：是否充分地考慮了人與自然的協(xié)調(diào)關(guān)系、是否充分地考慮了生態(tài)的正常循環(huán)[25-27]。本文根據(jù)生態(tài)文明時(shí)代的新思想與新要求，提出了適應(yīng)生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科新的內(nèi)涵，探討了學(xué)科新的研究對(duì)象、理論體系和研究方法，并分析了國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)工程學(xué)科探索實(shí)踐的事例，幫助農(nóng)業(yè)工程學(xué)科在生態(tài)文明建設(shè)中發(fā)揮應(yīng)有的作用，適應(yīng)新時(shí)代的需求，為構(gòu)建和諧社會(huì)做出貢獻(xiàn)。

1 生態(tài)文明時(shí)代的農(nóng)業(yè)工程學(xué)科內(nèi)涵

生態(tài)文明要求人類按照地球生態(tài)系統(tǒng)平衡規(guī)律，規(guī)范各種生產(chǎn)活動(dòng)和生活方式，所以農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的內(nèi)涵將會(huì)發(fā)生變化（見表1）。工業(yè)文明時(shí)代，由于中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相對(duì)落后，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科以農(nóng)業(yè)機(jī)械化、電氣化、水利化等技術(shù)為主要研究方向，目的是幫助提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、增加農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)收入，經(jīng)濟(jì)與技術(shù)是這個(gè)時(shí)期農(nóng)業(yè)工程學(xué)科關(guān)注的主要因素。進(jìn)入生態(tài)文明時(shí)代，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科發(fā)展的主要目的已轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)人與自然和諧共生，在尊重和維護(hù)自然環(huán)境的前提下，發(fā)展農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)，在關(guān)注人與農(nóng)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，更加注重人與自然的關(guān)系。農(nóng)業(yè)工程學(xué)科不再僅僅關(guān)注農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)與技術(shù)，農(nóng)業(yè)生態(tài)和農(nóng)業(yè)文化等因素也將受到學(xué)科發(fā)展的重視，并且占據(jù)著重要地位。生態(tài)文明時(shí)代認(rèn)為改善生態(tài)環(huán)境和降低資源消耗本身就可以充分發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和降低資源消耗就能高質(zhì)量發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，增加農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)收入。中國(guó)自古以來的農(nóng)業(yè)文化推崇自然和諧，傳統(tǒng)文化中理想的家庭模式是“耕讀傳家”，既要有“耕”來維持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，又要有“讀”來提高農(nóng)業(yè)科技水平，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科正是實(shí)現(xiàn)“讀”的有力保障，因此農(nóng)業(yè)文化因素正是農(nóng)業(yè)工程學(xué)科發(fā)展不可或缺的部分。在人類文明的發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的關(guān)注重點(diǎn)將從單一的生存要素向兼顧生產(chǎn)、生活、生態(tài)三要素的方向拓展，完成“一生”到“三生”的轉(zhuǎn)變。學(xué)科研究對(duì)象要從生物系統(tǒng)向生態(tài)系統(tǒng)拓展、理論體系要融入生態(tài)文明理念、研究方法要具備系統(tǒng)工程思維，為生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科賦予新的發(fā)展內(nèi)涵。

表1 不同時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科內(nèi)涵演變

1.1 生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科研究對(duì)象

農(nóng)業(yè)工程學(xué)科在生態(tài)文明建設(shè)中發(fā)展的主要目的產(chǎn)生了變化，學(xué)科的研究對(duì)象也將隨之改變（見表2）。

表2 農(nóng)業(yè)工程學(xué)科研究對(duì)象變化

生態(tài)文明時(shí)代，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科發(fā)展是以人與農(nóng)業(yè)資源、生產(chǎn)、消費(fèi)構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，將人、生態(tài)、生產(chǎn)等效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一作為目標(biāo)，融合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)與優(yōu)秀農(nóng)業(yè)文化于一體，從生態(tài)平衡角度、以系統(tǒng)工程原理分析解決農(nóng)業(yè)工程問題，為社會(huì)持續(xù)繁榮的農(nóng)業(yè)文化倫理形態(tài)提供技術(shù)支撐，使農(nóng)業(yè)工程學(xué)科成為推進(jìn)人、自然、社會(huì)和諧共生、良性循環(huán)、全面發(fā)展的科學(xué)力量。

工業(yè)文明時(shí)代，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科下設(shè)農(nóng)業(yè)機(jī)械化與裝備工程、農(nóng)業(yè)水土工程、農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程、農(nóng)業(yè)電氣化與信息化工程和農(nóng)業(yè)生物系統(tǒng)工程五個(gè)學(xué)科方向，不同學(xué)科方向間關(guān)聯(lián)性較小，其研究對(duì)象和發(fā)展特點(diǎn)也各不相同[1]。生態(tài)文明時(shí)代，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的發(fā)展需要綜合考慮人、生態(tài)、生產(chǎn)等多種因素，所以研究對(duì)象也不再局限于某種單一的物質(zhì)，而是將涉及人、生態(tài)、生產(chǎn)等因素的農(nóng)業(yè)資源和農(nóng)業(yè)文化等系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行研究，不僅要提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，還要追求生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、農(nóng)耕文化的傳承以及人與自然的和諧發(fā)展。從單一性向系統(tǒng)性的轉(zhuǎn)變是生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科研究對(duì)象最顯著的變化。

1.2 生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科理論體系

學(xué)科的理論體系會(huì)隨著研究對(duì)象的變化而改變。工業(yè)文明下，作為一門交叉性學(xué)科，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的發(fā)展與工程科學(xué)、生物科學(xué)和管理科學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)，支撐其學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)體系如圖1所示。

在生態(tài)文明時(shí)代，有必要重新思考和完善農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的知識(shí)體系。按照生態(tài)文明建設(shè)賦予的歷史使命，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科發(fā)展需要的理論基礎(chǔ)知識(shí)也有了不同程度的改變（如圖2），其中包括：工程科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（機(jī)械工程、資源與環(huán)境工程、計(jì)算機(jī)與控制工程、大數(shù)據(jù)工程、信息技術(shù)等），農(nóng)業(yè)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（作物學(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)學(xué)等）和人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（農(nóng)林技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)、農(nóng)商管理、農(nóng)耕文化學(xué)、農(nóng)業(yè)生態(tài)文明學(xué)等）。

不論在工業(yè)文明還是生態(tài)文明時(shí)代，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科都是一門以數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理、生物等自然學(xué)科為基礎(chǔ)的交叉性學(xué)科，機(jī)械工程、環(huán)境科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、作物學(xué)、管理科學(xué)與工程等基礎(chǔ)知識(shí)始終都是其需要主要學(xué)習(xí)掌握的內(nèi)容。在工業(yè)文明時(shí)代，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，解決人民的溫飽是當(dāng)時(shí)面臨的主要問題，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的知識(shí)體系主要以機(jī)械類工程技術(shù)為基礎(chǔ)，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化、水利化和電氣化，勞動(dòng)、生產(chǎn)、技術(shù)是學(xué)科的主要發(fā)展要素。進(jìn)入生態(tài)文明時(shí)代后，中國(guó)農(nóng)業(yè)工程化水平已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，人民的生活水平逐步得到提高，如何保障農(nóng)業(yè)與自然的和諧發(fā)展成為農(nóng)業(yè)工程學(xué)科面臨的新問題，因此學(xué)科知識(shí)體系中需要加入農(nóng)業(yè)生態(tài)文明工程、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃、農(nóng)業(yè)文化傳承與發(fā)展等相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)。隨著農(nóng)業(yè)工程學(xué)科體系的成熟，運(yùn)用系統(tǒng)工程的方法解決農(nóng)業(yè)工程問題會(huì)大大減少農(nóng)業(yè)發(fā)展中的人工成本。因此，生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的知識(shí)體系新加入了農(nóng)業(yè)生態(tài)工程和農(nóng)業(yè)文化等基礎(chǔ)知識(shí)。此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)以及航天航空技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，農(nóng)業(yè)工程也逐漸向人與自然高度和諧的智慧農(nóng)業(yè)方向發(fā)展，這些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)都對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步和農(nóng)業(yè)工程學(xué)科完善起到了十分重要的作用，因此生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科知識(shí)體系也需增加大數(shù)據(jù)工程、航空航天工程等基礎(chǔ)知識(shí)[28-30]。

通過知識(shí)體系的完善，進(jìn)一步拓寬農(nóng)業(yè)工程學(xué)科視野，從生產(chǎn)系統(tǒng)拓展到生態(tài)系統(tǒng)，從單一裝備研發(fā)向系統(tǒng)模式構(gòu)建發(fā)展，使農(nóng)業(yè)工程學(xué)科在生態(tài)保護(hù)與改善方面起到宏觀指導(dǎo)作用。在人才培養(yǎng)方面要進(jìn)行生態(tài)倫理教育，培養(yǎng)用生態(tài)眼光審視農(nóng)業(yè)科研行為的能力、用生態(tài)眼光規(guī)劃農(nóng)業(yè)裝備企業(yè)研發(fā)方向的指導(dǎo)能力、用生態(tài)眼光規(guī)范水、土、綠資源科學(xué)合理利用的指導(dǎo)能力，成為推進(jìn)人、自然、社會(huì)和諧共生、良性循環(huán)、全面發(fā)展的重要力量，為弘揚(yáng)農(nóng)業(yè)文化做出貢獻(xiàn)。

1.3 生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科研究方法

學(xué)科的發(fā)展離不開研究方法的支撐，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的研究方法會(huì)隨著進(jìn)入生態(tài)文明時(shí)代而改變（見圖3）。工業(yè)文明時(shí)代，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科以試驗(yàn)科學(xué)為主導(dǎo)，多采用試驗(yàn)、定量分析等研究方法，由于受到當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)的限制，經(jīng)常需要進(jìn)行大量重復(fù)性試驗(yàn)，或到條件艱苦的野外進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，研究對(duì)象的單一也會(huì)使各研究方向的最新成果無法實(shí)時(shí)共享。生態(tài)文明時(shí)代，先前的研究方法仍會(huì)繼續(xù)沿用，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)概念的提出[31-32]，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的主導(dǎo)將轉(zhuǎn)變?yōu)椤盎ヂ?lián)網(wǎng)+”科學(xué)，借助移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等新一代信息技術(shù)的發(fā)展[33-34]，大大提高以往研究方法的效率。生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科需要綜合考慮人、生態(tài)、生產(chǎn)等多種因素，同時(shí)加入了農(nóng)業(yè)文化要素，以整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，運(yùn)用系統(tǒng)工程的思維進(jìn)行科學(xué)研究，因此研究方法多采用系統(tǒng)科學(xué)、數(shù)值模擬、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等方法。生態(tài)文明時(shí)代，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的主導(dǎo)從試驗(yàn)科學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)椤盎ヂ?lián)網(wǎng)+”科學(xué)，研究方法得到了補(bǔ)充和完善，推進(jìn)了學(xué)科的可持續(xù)發(fā)展。

生態(tài)文明時(shí)代，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科提出新的研究對(duì)象，應(yīng)用新的研究方法，形成新的理論體系，解決在生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中遇到的新問題。農(nóng)業(yè)工程學(xué)科研究重點(diǎn)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)向整個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)文化系統(tǒng)發(fā)展，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科也不再是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)電氣化、農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程、農(nóng)業(yè)水利工程、農(nóng)業(yè)智能裝備工程、土地整治工程等二級(jí)學(xué)科的簡(jiǎn)單疊加，而是將這些學(xué)科互相協(xié)調(diào)配合，在確保文化傳承和綠色發(fā)展的前提下，研究與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)的工程理論、技術(shù)、裝備和設(shè)施，統(tǒng)籌規(guī)劃農(nóng)業(yè)工程的研究發(fā)展，從而轉(zhuǎn)變?yōu)橐婚T具有農(nóng)業(yè)領(lǐng)域鮮明特色的工程類學(xué)科。生態(tài)文明時(shí)代的農(nóng)業(yè)工程人不再單純的是一名農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的設(shè)計(jì)生產(chǎn)者或農(nóng)業(yè)能源的開發(fā)者或農(nóng)業(yè)水土的治理者，而是將農(nóng)業(yè)的裝備、環(huán)境、資源、文化等生產(chǎn)因素進(jìn)行整合，成為一名農(nóng)場(chǎng)的規(guī)劃者，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中遇到的不同問題進(jìn)行經(jīng)營(yíng)與管理。

2 農(nóng)業(yè)工程學(xué)科發(fā)展與建設(shè)

2.1 農(nóng)業(yè)工程學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)

農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的發(fā)展順應(yīng)社會(huì)的需求。當(dāng)歐美各國(guó)相繼實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化后，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)工程學(xué)科理論體系已經(jīng)不能滿足其社會(huì)發(fā)展需求，在第三次科技革命的推動(dòng)下，借助電子計(jì)算機(jī)、生物工程、新能源新材料等先進(jìn)技術(shù)為學(xué)科發(fā)展帶來了新機(jī)遇[35-37]。20世紀(jì)90年代國(guó)際上農(nóng)業(yè)工程學(xué)科開始從原來基于應(yīng)用的工程類學(xué)科向基于生物科學(xué)的工程類學(xué)科轉(zhuǎn)變。美國(guó)農(nóng)業(yè)工程師學(xué)會(huì)更名為美國(guó)農(nóng)業(yè)與生物工程師學(xué)會(huì)、加拿大農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)更名為加拿大生物工程學(xué)會(huì)、歐洲農(nóng)業(yè)工程大學(xué)研究聯(lián)盟更名為歐洲農(nóng)業(yè)與生物工程教育和研究聯(lián)盟，美國(guó)多所高校也將農(nóng)業(yè)工程系改為生物系統(tǒng)工程系、生物資源工程系、農(nóng)業(yè)與生物工程系等名稱[38-39]。從農(nóng)業(yè)工程學(xué)科在發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展實(shí)踐中不難看出，“生物系統(tǒng)”、“資源環(huán)境”等詞與農(nóng)業(yè)工程學(xué)科聯(lián)系越來越緊密，生態(tài)環(huán)境因素已經(jīng)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中占據(jù)著重要地位[40]。

中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的發(fā)展也在不斷進(jìn)行著探索[41-43]。隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的地位、服務(wù)范圍和對(duì)象發(fā)生了很大的變化，多所高校也在不斷嘗試農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的新理念，如浙江大學(xué)在繼續(xù)加強(qiáng)建設(shè)農(nóng)業(yè)工程傳統(tǒng)學(xué)科的前提下，進(jìn)行了二級(jí)學(xué)科的探索，率先在全國(guó)設(shè)立了生物系統(tǒng)工程本科新專業(yè)[44-45]。中國(guó)的農(nóng)業(yè)工程學(xué)科也逐漸向生態(tài)平衡、環(huán)境保護(hù)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)方向發(fā)展。學(xué)科融合資源環(huán)境、生物科學(xué)和信息技術(shù)，為生物的生產(chǎn)、加工與資源的合理利用服務(wù)，關(guān)注改善生物生產(chǎn)手段和生物生長(zhǎng)環(huán)境；設(shè)計(jì)提高人們生活質(zhì)量的生物系統(tǒng)；為生物資源的合理利用提供先進(jìn)的工程技術(shù)支持[46-47]。

2.2 農(nóng)業(yè)工程學(xué)科應(yīng)用探討

在生態(tài)文明時(shí)代，農(nóng)業(yè)工程學(xué)科擁有了新的內(nèi)涵，工業(yè)文明時(shí)代的農(nóng)業(yè)工程學(xué)科已經(jīng)無法滿足當(dāng)今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。為了推進(jìn)生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的發(fā)展，2017年河南農(nóng)業(yè)大學(xué)與黃河科技學(xué)院深度合作，以農(nóng)業(yè)工程學(xué)科新的內(nèi)涵思想為指導(dǎo)，共建了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程研究院?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程研究院是以生態(tài)文明建設(shè)中的農(nóng)業(yè)工程學(xué)科理論與工程技術(shù)為主要研究方向的共建科研機(jī)構(gòu)，充分發(fā)揮公辦和民辦高校各自的優(yōu)勢(shì)，形成了特色鮮明的不同辦學(xué)層次相結(jié)合的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程協(xié)同教育模式，推動(dòng)農(nóng)業(yè)工程學(xué)科從工業(yè)文明向生態(tài)文明的轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程研究院通過資源整合共享，按照生態(tài)文明建設(shè)理念，圍繞現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的工程技術(shù)以及生態(tài)文明建設(shè)問題開展可持續(xù)研究，以社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)繁榮為基本宗旨研究構(gòu)建生態(tài)平衡系統(tǒng)模式并實(shí)踐示范，同時(shí)探索農(nóng)業(yè)文化倫理形態(tài)形成途徑，推動(dòng)生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的科學(xué)研究和人才培養(yǎng)。

自然界生態(tài)平衡是指植物生長(zhǎng)、動(dòng)物利用、微生物還原過程中物質(zhì)與能量的平衡，植物生長(zhǎng)消耗土壤養(yǎng)分及水和二氧化碳，將無機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)質(zhì)，動(dòng)物利用植物從有機(jī)質(zhì)到有機(jī)質(zhì)，物質(zhì)性質(zhì)沒有發(fā)生變化，地球表面有機(jī)質(zhì)之所以沒有堆積如山就是因?yàn)槲⑸锏倪€原作用，將有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)質(zhì)，從而達(dá)到平衡[48-49]。在工業(yè)文明以前這個(gè)過程是平衡的，由于工業(yè)文明時(shí)代化肥和石化能源的使用，植物生長(zhǎng)和動(dòng)物利用過程中的一部分有機(jī)質(zhì)沒有通過微生物及時(shí)還原回到土壤，造成環(huán)境污染土壤退化，這個(gè)平衡遭到了破壞[50-51]。因此生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科需要研究開發(fā)農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化循環(huán)利用技術(shù)，利用現(xiàn)代生物技術(shù)和工程技術(shù)強(qiáng)化微生物還原，并及時(shí)回歸土壤補(bǔ)充植物生產(chǎn)過程所消耗的營(yíng)養(yǎng)，減少化肥和石化能源的使用，從綠色環(huán)保的角度出發(fā)，按照?qǐng)D4表示的物質(zhì)與能量循環(huán)規(guī)律，建立農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品流通和消費(fèi)的廢棄物回收儲(chǔ)運(yùn)體系，為循環(huán)利用提供資源保障，恢復(fù)生態(tài)平衡。此外，還需要開展人與自然和諧共生的工廠化農(nóng)業(yè)，通過工廠化農(nóng)業(yè)進(jìn)行不依賴于外部能量的資源化循環(huán)利用試驗(yàn)，構(gòu)建局部生態(tài)平衡系統(tǒng)，建立資源化技術(shù)集成開發(fā)的科研實(shí)踐基地、農(nóng)業(yè)工程本科生及研究生的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)基地、農(nóng)業(yè)文化倫理形態(tài)物化說明的教育基地。探索一條農(nóng)業(yè)資源高效利用與生態(tài)文明建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展的新途徑，推出一批現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程技術(shù)標(biāo)志性成果，推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向綠色、環(huán)保、可循環(huán)方向發(fā)展。

3 結(jié) 論

生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科擁有了新的內(nèi)涵，學(xué)科的研究對(duì)象、理論體系、研究方法都發(fā)生了相應(yīng)的改變。農(nóng)業(yè)工程學(xué)科以人與農(nóng)業(yè)資源、生產(chǎn)、消費(fèi)構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，在關(guān)注農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)，更注重人與自然的和諧共生關(guān)系；理論體系融入生態(tài)文明理念，為弘揚(yáng)農(nóng)業(yè)文化做出貢獻(xiàn)；將研究方法進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，新加入了系統(tǒng)科學(xué)、數(shù)值模擬、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等研究方法。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)工程學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)分析，表明了生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科新內(nèi)涵的發(fā)展理念符合社會(huì)進(jìn)步的需求，可為進(jìn)一步豐富和完善農(nóng)業(yè)工程學(xué)科理論體系提供科學(xué)參考，使生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科成為推進(jìn)人、自然、社會(huì)和諧共生、良性循環(huán)、全面發(fā)展的重要力量。

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Discussion on the connotation of agricultural engineering discipline in the eco-civilization era

Zhang Quanguo1,2, Yang Xuemei2, Wang Yingkuan3, Li Wenzhe4,2, Xia Chenxi2, Xu Guangyin1, Ru Guangming2, Sun Yong4, Wang Yanjin2, Wang Zhenfeng1, Li Zhe2

(1.,,450002,;2.,,450006,;3.,100125,;4.,,150000,)

Various production and living activities have posed a great impact on the natural environment in the era of ecological civilization. It is necessary to consider how to implement nature restoration and protect while taking from it. Most studies and state-of-art technologies have been developed for resourceful recycling of agricultural wastes, with emphasis on the modern biotechnology and engineering to enhance microbial reduction. This recycling allows for the timely replenishment of nutrients that consumed by the plant production, while reducing the use of chemical fertilizers and fossil fuels. We need to bring ecological balance back. This change of concept fully reflects the evolution of human civilization, where the construction of ecological civilization is highly demanding. Correspondingly, the agricultural engineering discipline is directly related to agricultural ecology and environment, thereby also needs to raise the height of understanding in theory. The scientific ethical concept of harmonious coexistence can be emphasized between human and water, soil, green and resources utilization. A discipline standard can also be recognized as the protection of natural environment and the maintenance of ecological balance. Therefore, the main purpose of agricultural engineering discipline has been changed to promote the harmonious coexistence between human and nature. Chinese cultural factors are also precisely integrating to one of the most important part of agricultural engineering. Consequently, the discipline of agricultural engineering should develop the agricultural production and economy under the premise of respecting and maintaining the natural environment. At the same time, the agricultural development needs to focus on some factors between human and nature, such as agroecology and agricultural culture. The research focus of agricultural development can be extended from a single element of survival to three elements of production, life and ecology. As such, the agricultural engineering discipline in the era of ecological civilization is facing new opportunities and challenges. In this study, a new connotation of agricultural engineering discipline was proposed according to the new ideas and requirements of ecological civilization, including the research objects, theoretical systems, and research of agricultural engineering disciplines. Specifically, the object of study in the discipline of agricultural engineering can be taken the ecosystem, consisting of human and agricultural resources, production and consumption in the era of ecological civilization. It has expanded from agricultural biological systems to agricultural ecosystems. The theoretical system has incorporated the concepts of ecological civilization and agricultural culture. The scientific research has been supplemented to strengthen the cutting-edge fields, such as system science, numerical simulation, big data, and cloud computing. The agricultural engineer in the era of ecological civilization is no longer simply a designer or producer of agricultural machinery and equipment, or a developer of agricultural energy, or a manager of agricultural water and soil. In essence, a modern agricultural engineer has become a farm planner to manage the various risks encountered in agricultural production, particularly integrating agricultural equipment, environment, resources, culture, and production factors. In addition, a future direction was addressed for the construction of agricultural engineering discipline using some examples from the international exploration and application. The results demonstrated that the needs of social progress was met in the development concept of the new connotation of agricultural engineering discipline in the era of ecological civilization. The finding can provide a promising scientific reference to further enrich the theoretical system of agricultural engineering disciplines, while a potential technical support to the ethical form of agricultural culture for sustained social prosperity. Consequently, the agricultural engineering discipline can be expected to become a scientific driving force for the advance of harmonious coexistence, virtuous cycle, and comprehensive development of human, nature and society.

agricultural engineering; ecology; civilization; discipline connotation; discipline development

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.10.035

S2

A

1002-6819(2021)-10-0293-06

張全國(guó)，楊雪梅，王應(yīng)寬，等. 生態(tài)文明時(shí)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)科內(nèi)涵探討[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2021，37(10)：293-298.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.10.035 http://www.tcsae.org

Zhang Quanguo, Yang Xuemei, Wang Yingkuan, et al. Discussion on the connotation of agricultural engineering discipline in the eco-civilization era[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(10): 293-298. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.10.035 http://www.tcsae.org

2020-09-14

2021-03-10

河南省高等學(xué)校新農(nóng)科研究與改革實(shí)踐項(xiàng)目“農(nóng)業(yè)工程專業(yè)協(xié)同育人改革與實(shí)踐”（2020JGLX151）

張全國(guó)，博士，教授，博士生導(dǎo)師，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部可再生能源新材料與裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)工程專業(yè)。Email：zquanguo@163.com