摘要：生態文明時代農業工程學科面臨新的機遇與挑戰。該研究依據生態文明時代的新思想與新要求，提出了生態文明時代農業工程學科新的內涵，探討了農業工程學科研究對象、理論體系和研究方法等學科要素的演變。生態文明時代農業工程學科的研究對象從農業生物系統向農業生態系統拓展、理論體系融入生態文明理念、研究方法應具備系統工程思維，并對國內外農業工程學科探索實踐的事例進行了分析，為社會持續繁榮的農業文化倫理形態提供技術支撐，使農業工程學科成為推進人、自然、社會和諧共生、良性循環、全面發展的科學力量。

　　關鍵詞：農業工程；生態；文明；學科內涵；學科發展

　　0引言

　　的農業工程技術有著悠久的歷史。公元前256年修建的都江堰水利工程，世界最早的有關農業工程技術的著作如《耒耜經》、《齊民要術》等，均見證了中國農業工程在農業文明時代的發展[1]。進入工業文明時代后，現代農業工程學科最早起源于美國，1907年美國農業工程師學會的成立標志著農業工程作為一門獨立工程學科地位的確立，同時也首次提出并使用了“農業工程”一詞。的農業工程學科是自1979年農業工程學會成立后才得以明確[2]。作為工業文明時代發展的產物，農業工程學科解決了一系列工業文明社會中現代農業發展所面臨的工程學難題，并得到不斷發展成熟，在科技創新、人才培養、研究隊伍、平臺建設、交流合作、學術成果等方面取得了巨大的成就，為現代農業的發展做出了杰出的貢獻[3-7]。

　　文明是人類社會進步的標志。人類的發展進程先后經歷了原始文明、農業文明和工業文明，生態文明是人類發展的一個新的文明境界，是工業文明之后的文明形態[8-9]。共產黨第十八次全國代表大會提出了走向社會主義生態文明新時代[10-11]。在十九大中也強調了生態文明建設在未來的發展中的重要性[12]，這些都標志著社會正在從工業文明進入生態文明時代。工業文明開啟了人類現代化生產和生活，但在技術發展的同時也造成了全球性的資源與環境問題，化石能源的過度使用出現了日益嚴重的人類生存危機[13-14]。工業文明時代的高生產率發展觀顯然存在一定不足和問題，人類開始考慮各種生產生活行為對環境的影響[15]，開始考慮在向自然索取的同時如何回報自然、保護自然，這種觀念的改變充分反映了人類文明的進步，也是開啟生態文明建設的必然要求[16-18]。在生態文明時代開啟之時，作為與農業生態環境直接相關的農業工程學科必須在理論上提升認識高度，所有的研究都應該強調人與水、土、綠等資源利用和諧共生的科學倫理觀，把保護自然環境、維護生態平衡上升為倫理道德來認識[19-21]。要在學科建設和人才培養的過程中，以這樣的思想為指導，充分體現社會文明的進步[22-24]。科研方向選擇是否合理，學科建設方向是否正確，學科發展是否有生命力，主要的衡量標準應該是：是否充分地考慮了人與自然的協調關系、是否充分地考慮了生態的正常循環[25-27]。本文根據生態文明時代的新思想與新要求，提出了適應生態文明時代農業工程學科新的內涵，探討了學科新的研究對象、理論體系和研究方法，并分析了國內外農業工程學科探索實踐的事例，幫助農業工程學科在生態文明建設中發揮應有的作用，適應新時代的需求，為構建和諧社會做出貢獻。

　　1生態文明時代的農業工程學科內涵

　　生態文明要求人類按照地球生態系統平衡規律，規范各種生產活動和生活方式，所以農業工程學科的內涵將會發生變化（見表1）。工業文明時代，由于農業生產相對落后，農業工程學科以農業機械化、電氣化、水利化等技術為主要研究方向，目的是幫助提高農業生產效率、增加農業經濟收入，經濟與技術是這個時期農業工程學科關注的主要因素。進入生態文明時代，農業工程學科發展的主要目的已轉變為促進人與自然和諧共生，在尊重和維護自然環境的前提下，發展農業的生產和經濟，在關注人與農業發展的同時，更加注重人與自然的關系。農業工程學科不再僅僅關注農業的經濟與技術，農業生態和農業文化等因素也將受到學科發展的重視，并且占據著重要地位。生態文明時代認為改善生態環境和降低資源消耗本身就可以充分發展農業生產力，改善農業生態環境和降低資源消耗就能高質量發展現代農業生產，增加農業經濟收入。自古以來的農業文化推崇自然和諧，傳統文化中理想的家庭模式是“耕讀傳家”，既要有“耕”來維持農業生產，又要有“讀”來提高農業科技水平，農業工程學科正是實現“讀”的有力保障，因此農業文化因素正是農業工程學科發展不可或缺的部分。在人類文明的發展過程中，農業工程學科的關注重點將從單一的生存要素向兼顧生產、生活、生態三要素的方向拓展，完成“一生”到“三生”的轉變。學科研究對象要從生物系統向生態系統拓展、理論體系要融入生態文明理念、研究方法要具備系統工程思維，為生態文明時代農業工程學科賦予新的發展內涵。

　　1.1生態文明時代農業工程學科研究對象

　　農業工程學科在生態文明建設中發展的主要目的產生了變化，學科的研究對象也將隨之改變（見表2）。

　　生態文明時代，農業工程學科發展是以人與農業資源、生產、消費構成的生態系統為研究對象，將人、生態、生產等效益的協調統一作為目標，融合現代農業科學技術與優秀農業文化于一體，從生態平衡角度、以系統工程原理分析解決農業工程問題，為社會持續繁榮的農業文化倫理形態提供技術支撐，使農業工程學科成為推進人、自然、社會和諧共生、良性循環、全面發展的科學力量。

　　工業文明時代，農業工程學科下設農業機械化與裝備工程、農業水土工程、農業生物環境與能源工程、農業電氣化與信息化工程和農業生物系統工程五個學科方向，不同學科方向間關聯性較小，其研究對象和發展特點也各不相同[1]。生態文明時代，農業工程學科的發展需要綜合考慮人、生態、生產等多種因素，所以研究對象也不再局限于某種單一的物質，而是將涉及人、生態、生產等因素的農業資源和農業文化等系統作為一個整體進行研究，不僅要提高勞動生產率，還要追求生態環境的保護、農耕文化的傳承以及人與自然的和諧發展。從單一性向系統性的轉變是生態文明時代農業工程學科研究對象最顯著的變化。

　　1.2生態文明時代農業工程學科理論體系

　　學科的理論體系會隨著研究對象的變化而改變。工業文明下，作為一門交叉性學科，農業工程學科的發展與工程科學、生物科學和管理科學的發展密切相關，支撐其學科的基礎知識體系如圖1所示。

　　2農業工程學科發展與建設

　　2.1農業工程學科發展趨勢

　　農業工程學科的發展順應社會的需求。當歐美各國相繼實現農業現代化后，傳統農業工程學科理論體系已經不能滿足其社會發展需求，在第三次科技革命的推動下，借助電子計算機、生物工程、新能源新材料等先進技術為學科發展帶來了新機遇[35-37]。20世紀90年代國際上農業工程學科開始從原來基于應用的工程類學科向基于生物科學的工程類學科轉變。美國農業工程師學會更名為美國農業與生物工程師學會、加拿大農業工程學會更名為加拿大生物工程學會、歐洲農業工程大學研究聯盟更名為歐洲農業與生物工程教育和研究聯盟，美國多所高校也將農業工程系改為生物系統工程系、生物資源工程系、農業與生物工程系等名稱[38-39]。從農業工程學科在發達的發展實踐中不難看出，“生物系統”、“資源環境”等詞與農業工程學科聯系越來越緊密，生態環境因素已經在農業發展中占據著重要地位[40]。農業工程學科的發展也在不斷進行著探索[41-43]。隨著社會的發展和科學技術的進步，農業工程學科的地位、服務范圍和對象發生了很大的變化，多所高校也在不斷嘗試農業工程學科的新理念，如浙江大學在繼續加強建設農業工程傳統學科的前提下，進行了二級學科的探索，率先在全國設立了生物系統工程本科新專業[44-45]。中國的農業工程學科也逐漸向生態平衡、環境保護以及社會經濟的可持續方向發展。學科融合資源環境、生物科學和信息技術，為生物的生產、加工與資源的合理利用服務，關注改善生物生產手段和生物生長環境；設計提高人們生活質量的生物系統；為生物資源的合理利用提供先進的工程技術支持[46-47]。

　　2.2農業工程學科應用探討

　　在生態文明時代，農業工程學科擁有了新的內涵，工業文明時代的農業工程學科已經無法滿足當今農業生產的需求。為了推進生態文明時代農業工程學科的發展，2017年河南農業大學與黃河科技學院深度合作，以農業工程學科新的內涵思想為指導，共建了現代農業工程研究院。現代農業工程研究院是以生態文明建設中的農業工程學科理論與工程技術為主要研究方向的共建科研機構，充分發揮公辦和民辦高校各自的優勢，形成了特色鮮明的不同辦學層次相結合的現代農業工程協同教育模式，推動農業工程學科從工業文明向生態文明的轉變。現代農業工程研究院通過資源整合共享，按照生態文明建設理念，圍繞現代農業發展中的工程技術以及生態文明建設問題開展可持續研究，以社會經濟持續繁榮為基本宗旨研究構建生態平衡系統模式并實踐示范，同時探索農業文化倫理形態形成途徑，推動生態文明時代農業工程學科的科學研究和人才培養。自然界生態平衡是指植物生長、動物利用、微生物還原過程中物質與能量的平衡，植物生長消耗土壤養分及水和二氧化碳，將無機質轉化為有機質，動物利用植物從有機質到有機質，物質性質沒有發生變化，地球表面有機質之所以沒有堆積如山就是因為微生物的還原作用，將有機質轉變為無機質，從而達到平衡[48-49]。在工業文明以前這個過程是平衡的，由于工業文明時代化肥和石化能源的使用，植物生長和動物利用過程中的一部分有機質沒有通過微生物及時還原回到土壤，造成環境污染土壤退化，這個平衡遭到了破壞[50-51]。因此生態文明時代農業工程學科需要研究開發農業廢棄物的資源化循環利用技術，利用現代生物技術和工程技術強化微生物還原，并及時回歸土壤補充植物生產過程所消耗的營養，減少化肥和石化能源的使用，從綠色環保的角度出發，按照圖4表示的物質與能量循環規律，建立農業生產、農產品流通和消費的廢棄物回收儲運體系，為循環利用提供資源保障，恢復生態平衡。此外，還需要開展人與自然和諧共生的工廠化農業，通過工廠化農業進行不依賴于外部能量的資源化循環利用試驗，構建局部生態平衡系統，建立資源化技術集成開發的科研實踐基地、農業工程本科生及研究生的實驗實習基地、農業文化倫理形態物化說明的教育基地。探索一條農業資源高效利用與生態文明建設協調發展的新途徑，推出一批現代農業工程技術標志性成果，推動現代農業向綠色、環保、可循環方向發展。

　　3結論

　　生態文明時代農業工程學科擁有了新的內涵，學科的研究對象、理論體系、研究方法都發生了相應的改變。農業工程學科以人與農業資源、生產、消費構成的生態系統為研究對象，在關注農業生產的同時，更注重人與自然的和諧共生關系；理論體系融入生態文明理念，為弘揚農業文化做出貢獻；將研究方法進行了補充和完善，新加入了系統科學、數值模擬、大數據、云計算等研究方法。通過對國內外農業工程學科發展趨勢分析，表明了生態文明時代農業工程學科新內涵的發展理念符合社會進步的需求，可為進一步豐富和完善農業工程學科理論體系提供科學參考，使生態文明時代農業工程學科成為推進人、自然、社會和諧共生、良性循環、全面發展的重要力量。

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　　張全國1,2，楊雪梅2，王應寬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