生态文明时代农业工程学科内涵探讨

　　摘要：生态文明时代农业工程学科面临新的机遇与挑战。该研究依据生态文明时代的新思想与新要求，提出了生态文明时代农业工程学科新的内涵，探讨了农业工程学科研究对象、理论体系和研究方法等学科要素的演变。生态文明时代农业工程学科的研究对象从农业生物系统向农业生态系统拓展、理论体系融入生态文明理念、研究方法应具备系统工程思维，并对国内外农业工程学科探索实践的事例进行了分析，为社会持续繁荣的农业文化伦理形态提供技术支撑，使农业工程学科成为推进人、自然、社会和谐共生、良性循环、全面发展的科学力量。

　　关键词：农业工程；生态；文明；学科内涵；学科发展

　　0引言

　　的农业工程技术有着悠久的历史。公元前256年修建的都江堰水利工程，世界最早的有关农业工程技术的著作如《耒耜经》、《齐民要术》等，均见证了中国农业工程在农业文明时代的发展[1]。进入工业文明时代后，现代农业工程学科最早起源于美国，1907年美国农业工程师学会的成立标志着农业工程作为一门独立工程学科地位的确立，同时也首次提出并使用了“农业工程”一词。的农业工程学科是自1979年农业工程学会成立后才得以明确[2]。作为工业文明时代发展的产物，农业工程学科解决了一系列工业文明社会中现代农业发展所面临的工程学难题，并得到不断发展成熟，在科技创新、人才培养、研究队伍、平台建设、交流合作、学术成果等方面取得了巨大的成就，为现代农业的发展做出了杰出的贡献[3-7]。

　　文明是人类社会进步的标志。人类的发展进程先后经历了原始文明、农业文明和工业文明，生态文明是人类发展的一个新的文明境界，是工业文明之后的文明形态[8-9]。共产党第十八次全国代表大会提出了走向社会主义生态文明新时代[10-11]。在十九大中也强调了生态文明建设在未来的发展中的重要性[12]，这些都标志着社会正在从工业文明进入生态文明时代。工业文明开启了人类现代化生产和生活，但在技术发展的同时也造成了全球性的资源与环境问题，化石能源的过度使用出现了日益严重的人类生存危机[13-14]。工业文明时代的高生产率发展观显然存在一定不足和问题，人类开始考虑各种生产生活行为对环境的影响[15]，开始考虑在向自然索取的同时如何回报自然、保护自然，这种观念的改变充分反映了人类文明的进步，也是开启生态文明建设的必然要求[16-18]。在生态文明时代开启之时，作为与农业生态环境直接相关的农业工程学科必须在理论上提升认识高度，所有的研究都应该强调人与水、土、绿等资源利用和谐共生的科学伦理观，把保护自然环境、维护生态平衡上升为伦理道德来认识[19-21]。要在学科建设和人才培养的过程中，以这样的思想为指导，充分体现社会文明的进步[22-24]。科研方向选择是否合理，学科建设方向是否正确，学科发展是否有生命力，主要的衡量标准应该是：是否充分地考虑了人与自然的协调关系、是否充分地考虑了生态的正常循环[25-27]。本文根据生态文明时代的新思想与新要求，提出了适应生态文明时代农业工程学科新的内涵，探讨了学科新的研究对象、理论体系和研究方法，并分析了国内外农业工程学科探索实践的事例，帮助农业工程学科在生态文明建设中发挥应有的作用，适应新时代的需求，为构建和谐社会做出贡献。

　　1生态文明时代的农业工程学科内涵

　　生态文明要求人类按照地球生态系统平衡规律，规范各种生产活动和生活方式，所以农业工程学科的内涵将会发生变化（见表1）。工业文明时代，由于农业生产相对落后，农业工程学科以农业机械化、电气化、水利化等技术为主要研究方向，目的是帮助提高农业生产效率、增加农业经济收入，经济与技术是这个时期农业工程学科关注的主要因素。进入生态文明时代，农业工程学科发展的主要目的已转变为促进人与自然和谐共生，在尊重和维护自然环境的前提下，发展农业的生产和经济，在关注人与农业发展的同时，更加注重人与自然的关系。农业工程学科不再仅仅关注农业的经济与技术，农业生态和农业文化等因素也将受到学科发展的重视，并且占据着重要地位。生态文明时代认为改善生态环境和降低资源消耗本身就可以充分发展农业生产力，改善农业生态环境和降低资源消耗就能高质量发展现代农业生产，增加农业经济收入。自古以来的农业文化推崇自然和谐，传统文化中理想的家庭模式是“耕读传家”，既要有“耕”来维持农业生产，又要有“读”来提高农业科技水平，农业工程学科正是实现“读”的有力保障，因此农业文化因素正是农业工程学科发展不可或缺的部分。在人类文明的发展过程中，农业工程学科的关注重点将从单一的生存要素向兼顾生产、生活、生态三要素的方向拓展，完成“一生”到“三生”的转变。学科研究对象要从生物系统向生态系统拓展、理论体系要融入生态文明理念、研究方法要具备系统工程思维，为生态文明时代农业工程学科赋予新的发展内涵。

　　1.1生态文明时代农业工程学科研究对象

　　农业工程学科在生态文明建设中发展的主要目的产生了变化，学科的研究对象也将随之改变（见表2）。

　　生态文明时代，农业工程学科发展是以人与农业资源、生产、消费构成的生态系统为研究对象，将人、生态、生产等效益的协调统一作为目标，融合现代农业科学技术与优秀农业文化于一体，从生态平衡角度、以系统工程原理分析解决农业工程问题，为社会持续繁荣的农业文化伦理形态提供技术支撑，使农业工程学科成为推进人、自然、社会和谐共生、良性循环、全面发展的科学力量。

　　工业文明时代，农业工程学科下设农业机械化与装备工程、农业水土工程、农业生物环境与能源工程、农业电气化与信息化工程和农业生物系统工程五个学科方向，不同学科方向间关联性较小，其研究对象和发展特点也各不相同[1]。生态文明时代，农业工程学科的发展需要综合考虑人、生态、生产等多种因素，所以研究对象也不再局限于某种单一的物质，而是将涉及人、生态、生产等因素的农业资源和农业文化等系统作为一个整体进行研究，不仅要提高劳动生产率，还要追求生态环境的保护、农耕文化的传承以及人与自然的和谐发展。从单一性向系统性的转变是生态文明时代农业工程学科研究对象最显著的变化。

　　1.2生态文明时代农业工程学科理论体系

　　学科的理论体系会随着研究对象的变化而改变。工业文明下，作为一门交叉性学科，农业工程学科的发展与工程科学、生物科学和管理科学的发展密切相关，支撑其学科的基础知识体系如图1所示。

　　2农业工程学科发展与建设

　　2.1农业工程学科发展趋势

　　农业工程学科的发展顺应社会的需求。当欧美各国相继实现农业现代化后，传统农业工程学科理论体系已经不能满足其社会发展需求，在第三次科技革命的推动下，借助电子计算机、生物工程、新能源新材料等先进技术为学科发展带来了新机遇[35-37]。20世纪90年代国际上农业工程学科开始从原来基于应用的工程类学科向基于生物科学的工程类学科转变。美国农业工程师学会更名为美国农业与生物工程师学会、加拿大农业工程学会更名为加拿大生物工程学会、欧洲农业工程大学研究联盟更名为欧洲农业与生物工程教育和研究联盟，美国多所高校也将农业工程系改为生物系统工程系、生物资源工程系、农业与生物工程系等名称[38-39]。从农业工程学科在发达的发展实践中不难看出，“生物系统”、“资源环境”等词与农业工程学科联系越来越紧密，生态环境因素已经在农业发展中占据着重要地位[40]。农业工程学科的发展也在不断进行着探索[41-43]。随着社会的发展和科学技术的进步，农业工程学科的地位、服务范围和对象发生了很大的变化，多所高校也在不断尝试农业工程学科的新理念，如浙江大学在继续加强建设农业工程传统学科的前提下，进行了二级学科的探索，率先在全国设立了生物系统工程本科新专业[44-45]。中国的农业工程学科也逐渐向生态平衡、环境保护以及社会经济的可持续方向发展。学科融合资源环境、生物科学和信息技术，为生物的生产、加工与资源的合理利用服务，关注改善生物生产手段和生物生长环境；设计提高人们生活质量的生物系统；为生物资源的合理利用提供先进的工程技术支持[46-47]。

　　2.2农业工程学科应用探讨

　　在生态文明时代，农业工程学科拥有了新的内涵，工业文明时代的农业工程学科已经无法满足当今农业生产的需求。为了推进生态文明时代农业工程学科的发展，2017年河南农业大学与黄河科技学院深度合作，以农业工程学科新的内涵思想为指导，共建了现代农业工程研究院。现代农业工程研究院是以生态文明建设中的农业工程学科理论与工程技术为主要研究方向的共建科研机构，充分发挥公办和民办高校各自的优势，形成了特色鲜明的不同办学层次相结合的现代农业工程协同教育模式，推动农业工程学科从工业文明向生态文明的转变。现代农业工程研究院通过资源整合共享，按照生态文明建设理念，围绕现代农业发展中的工程技术以及生态文明建设问题开展可持续研究，以社会经济持续繁荣为基本宗旨研究构建生态平衡系统模式并实践示范，同时探索农业文化伦理形态形成途径，推动生态文明时代农业工程学科的科学研究和人才培养。自然界生态平衡是指植物生长、动物利用、微生物还原过程中物质与能量的平衡，植物生长消耗土壤养分及水和二氧化碳，将无机质转化为有机质，动物利用植物从有机质到有机质，物质性质没有发生变化，地球表面有机质之所以没有堆积如山就是因为微生物的还原作用，将有机质转变为无机质，从而达到平衡[48-49]。在工业文明以前这个过程是平衡的，由于工业文明时代化肥和石化能源的使用，植物生长和动物利用过程中的一部分有机质没有通过微生物及时还原回到土壤，造成环境污染土壤退化，这个平衡遭到了破坏[50-51]。因此生态文明时代农业工程学科需要研究开发农业废弃物的资源化循环利用技术，利用现代生物技术和工程技术强化微生物还原，并及时回归土壤补充植物生产过程所消耗的营养，减少化肥和石化能源的使用，从绿色环保的角度出发，按照图4表示的物质与能量循环规律，建立农业生产、农产品流通和消费的废弃物回收储运体系，为循环利用提供资源保障，恢复生态平衡。此外，还需要开展人与自然和谐共生的工厂化农业，通过工厂化农业进行不依赖于外部能量的资源化循环利用试验，构建局部生态平衡系统，建立资源化技术集成开发的科研实践基地、农业工程本科生及研究生的实验实习基地、农业文化伦理形态物化说明的教育基地。探索一条农业资源高效利用与生态文明建设协调发展的新途径，推出一批现代农业工程技术标志性成果，推动现代农业向绿色、环保、可循环方向发展。

　　3结论

　　生态文明时代农业工程学科拥有了新的内涵，学科的研究对象、理论体系、研究方法都发生了相应的改变。农业工程学科以人与农业资源、生产、消费构成的生态系统为研究对象，在关注农业生产的同时，更注重人与自然的和谐共生关系；理论体系融入生态文明理念，为弘扬农业文化做出贡献；将研究方法进行了补充和完善，新加入了系统科学、数值模拟、大数据、云计算等研究方法。通过对国内外农业工程学科发展趋势分析，表明了生态文明时代农业工程学科新内涵的发展理念符合社会进步的需求，可为进一步丰富和完善农业工程学科理论体系提供科学参考，使生态文明时代农业工程学科成为推进人、自然、社会和谐共生、良性循环、全面发展的重要力量。

　　[参考文献]

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　　张全国1,2，杨雪梅2，王应宽3，李文哲4,2，夏晨曦2，徐广印1，茹光明2，孙勇4，王艳锦2，王振锋1，李哲2

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