【摘要】：基于分析20世紀后期,世界農業發生的重大變化及由此引起的全球環境惡化等問題,本文著重論述了2l世紀農業及農業工程科學技術發展的趨勢與特點?說明持續農業是世界農業發展的總趨勢?依照世界農業?農業工程科學技術發展的態勢,根據我國的國情及適合我國國情的現代化農業發展道路,闡述了我國農業及農業工程科學技術發展的目標與方向?

　　【關鍵詞】：農業工程 持續農業 設施農業生物科學

　　1 21世紀世界農業發展的趨勢

　　1.1 農業仍是世界各國及國際組織所關注的熱點

　　20世紀世界農業取得了令人矚目的成就,但農業落后的狀況并末從根本上解決,亞洲?南美?非洲的糧食仍嚴重不足,世界仍有10億人口處在營養不良狀況?農業相對落后的狀態在短時期內還難以徹底消除,尤其是在本世紀后半期,由于世界農業在高速發展而引起的農業水土流失?生態環境惡化,使人類面臨環境?資源?能源?人口和食物的多重壓力,生存和發展問題已經引起世界各國及國際組織的普遍關注?1987年世界環境與發展委員會提出了“2000年轉向可持續農業的全球政策”;1991年FAO與荷蘭政府共同組織了“農業與環境”國際會議,該次會議制定了“關于可持續農業與鄉村發展(SARD)的丹波行動議程”,并提出了對各國SARD的行動的主要要求?1994年我國制定了《中國21世紀議程——中國21世紀人口?環境與發展白皮書》,向世界作出了莊嚴的承諾?

　　1.2 可持續農業是世界農業發展的主要模式

　　可持續農業是在農業類型發展過程中繼自然農業?有機農業?石油農業?替代農業?生態農業之后提出的又一個相對最新和比較完善的概念,可以說是人們在對一系列農業的理論及實踐的反思中提出的新的發展農業的模式?其基本特征是: 在強調農業發展的同時,重視自然資源的合理開發利用和環境保護; 在增加生產和提高人民生活水平的同時,要合理利用?保護?改善自然資源和生態環境,不僅要保持持續增長的農業生產率,還要保持穩定的土壤肥力,保持健康協調的生態環境和資源與環境的持續利用?全面體現生產?經濟?技術?社會和生態這五大系統相互諧調發展的可持續性?

　　1.3 生物技術在農業持續發展中的地位與作用越來越突出

　　眾所周知,當今世界存在著人口?糧食?能源和環境污染等危機,這些危機的解決都離不開生物學?動植物新品種培育及繁殖,利用基因工程集高產?優質?抗病?抗逆為一體,最大限度地利用自然資源,而給生態環境可能帶來的副作用又最少?一些發達國家由于在農業生產中采用了高新生物技術和計算機技術,使之在世界食品中的出口份額由60年代的約45%增加到80年代的約68% ,與此同時,原來依靠出口傳統農產品的一些發展中國家,則因為發達國家用實驗室生產這些產品的替代品,而使這些國家中大約800萬-1000萬人的生計受到威脅?如:美國用玉米生產出高果糖玉米糖漿,不僅使世界糖價下跌,且使菲律賓50萬人因此而喪失了工作; 這些驚人數字足以說明,一個國家必須用現代科學技術武裝農業,才能穩定生存的根基?中國作為一個傳統農業大國,為確保農產品出口的地位和滿足人口增長對食物的需求,必須以高新技術作為支撐點,建立起確保農業能夠持續發展的完善的信息農業體系和以生物技術為基礎的農業工業化生產體系?

　　1.4 現代化設施農業迅速興起

　　設施農業的興起,使農業生產向工廠化方向邁進?進入80年代,一些發達國家在這方面取得了長足的進步?如:園藝溫室發展較早的荷蘭,集中較大的力量發展經濟價值高的溫室鮮花和蔬菜生產,大規模發展玻璃溫室和配套工程設施,“全國已建成10000 hm2的園藝溫室,占全國農業可耕地面積的0.5% ,而年營業額卻達160億荷蘭盾(相當于78億美元,平均每公頃溫室年創產值78萬美元),約占全國農業總產值的20% ,年出口額達39億美元,占全國出口額的50% [1]?

　　1.5 計算機技術在農業上的應用越來越廣泛

　　計算機的發明與應用是本世紀人類最重大的技術成果之一,它具有劃時代的意義?進入80年代,計算機與信息技術的發展對改善農業生產的分散性?地域性起到很大作用?利用全球定位系統(GPS)?遙感系統(RS)及地理信息系統(GIS)等高新技術,可以獨立地,也可以相互補充地為信息化的的農業提供強大的技術支撐,快速而準確地獲取農業系統的多維信息,綜合性地管理和處理屬性數據和空間數據,精確地指導農業生產,為農業可持續發展服務?

　　1.6 高新技術在農業工程中的應用迅速發展

　　隨著農業的高度發展,農業工程科技的研究與開發,已經進入到一個新的技術發展階段,并著重于發展機?電?液?儀一體化和環境友好的高新技術裝備和服務于可持續發展的集成技術體系的研究?如以色列棉花單產已居世界領先水平,平均籽棉單產等達5000-5500kg/hm2?其原因除育種和植保技術的貢獻外,棉田全過程生產機械化與全面采用大田肥?水同施,自動控制滴灌起到了關鍵性的作用?1997年棉田滴灌面積幾乎達100% ,單產達到5500kg/hm2 ,同時對大田水土工程措施和田間土層水肥傳輸擴散規律,提高水資源有效利用率,改善地表小氣候和控制對深層水土環境的污染等研究方面給予高度的重視,荷蘭大田農業工程化,在解決農田排水?低洼鹽堿地治理?農田排灌工程有關的大型機械及工程裝備開發研制方面居世界前列?目前,發達國家大田農業工程技術研究已轉向研究農業機器人,田間自動化和農業生態環境控制技術的應用研究領域?

　　1.7 21世紀農業發展的不平衡性

　　從20世紀向21世紀現代農業轉變這將是一個歷史的跨越?預測到2050年以前,在世界上起主導作用的還是20世紀的現代農業技術?而高科技農業將會迅速發展,并將逐步成為21世紀后半期的主體,上述歷程在不同國家和地區的發展也是不平衡的?因此, 21世紀上半葉,主要是完成從傳統農業向現代農業的轉化,這種轉化的范圍和速度將會隨著經濟的發展而加快?與此同時,各不同國家和地區將在不同程度上形成21世紀現代農業的雛型?因此,如果說20世紀屬于“財富源于物質資源”的時代,那么21世紀將完全進入“財富源于人力資源”的知識經濟時代[2]?

　　2 21世紀農業工程科學技術的發展趨勢及特點

　　2.1 農業工程科學技術隨著農業內涵將不斷拓展

　　農業工程的定義是一個動態的概念?“農業工程”一詞,由美國人在20世紀初提出,經過半個多世紀的發展, 1963年美國農業工程師學會把農業工程科學定義為: 是一門應用物理科學和生物科學來研究農業生產的特殊工程科學?中國農業工程學會(1979年)把農業工程學定義為: 是一門綜合現代生物學和工程學的技術科學,是研究應用先進的工程技術去開發?利用農業資源和改善?創造農業生產過程環境因素的工程理論,為發展現代化農業服務?《中國農業百科全書》?農業工程卷(1994年版)提出:“農業工程是研究工程與農業有機體及農業環境之間相互作用的關系和規律的一門邊緣性應用科學”[3]?其任務是: 緊密結合生物技術?經濟分析?對農業自然資源的開發?利用和保護?農產品加工?農村生活以及公共設施建設的各項工程規劃?設計?施工和運行管理?目的在于提高農業生產力及提高物質和能量在農業生產中的轉換率,改善和創造農業生產過程的溫度?濕度等環境因素,建立一個合理的農業生態系統?“是一門直接為農業服務的應用技術學科”[4]?由此可見,農業工程科學技術有其特定的范疇,內容范圍是隨著農業生產和農村經濟的發展以及科學技術的進步而不斷充實擴展?

　　2.2 農業工程走向新的多學科

　　現代農業工程技術科學是從20世紀初開始逐步發展起來的,它的發展過程大致是從簡單的工程技術在農業上的應用,進而發展到工程技術科學與生物科學的密切結合,并創立了農業工程學科的基礎理論,從分科研究到多學科綜合研究并形成和擴展了農業工程的學科領域?

　　2.2.1 與生物學科的融合,是農業工程學科發展的方向

　　從工程科學技術與農業生物科學技術交叉融合的角度來研究發達國家農業工程的發展大致可分為采用通用工程技術階段?農業工程技術階段和農業工程科學階段?美國多年來一直注重工程技術與生物技術和經營管理的融合與滲透,使農業工程在美國近代農業的迅速發展中起了重要作用?而前蘇聯早在20年代初就開始設置農業機械化?電氣化?水利與土壤改良?農業機械設計與制造?農業建筑?飼料工業?肉及乳制品加工等學科,并在理論研究方面處于世界領先地位,但由于各學科之間的有機聯系與融合不夠,尤其是不夠重視與生物科學的滲透融合,其結果導致對農業發展的貢獻不大?受蘇聯的影響,中國在80年代以前,農業工程學科發展不夠全面,對它的“綜合性?邊緣性”的特點,尤其是對與生物科學的相互滲透的關系缺乏足夠的認識,提出的農業機械化?水利化?化學化等目標均未能收到預期的效果,反而出現了資源浪費?環境污染和效益低下等一系列問題?1978年全國科學大會明確提出發展農業工程科學技術的建議?強調農業生物科學技術?工程科學技術與經營管理科學的深度交叉滲透與綜合,從此我國農業工程科學技術得到健康與迅速發展?如:保護地栽培,工廠化養雞?養豬?養魚等設施農業,農村能源工程?土地開發利用?農產品加工等方面發揮了重大作用?農業機械化?農業電氣化等也進入了新的發展階段?92-ICAE農業工程教育組討論紀要中寫道:“農業工程是科學和工程的跨學科領域,它包含知識和技術的結合,與傳統的工程學科不同,農業工程的特色在生物方面?農業工程師是為生產農業?加工和生態農業服務的工程師?他們應將自己看做食物與環境整體鏈條的一名建筑師,相對而言:在方法論上,傳統的工程學科著重分析,而農業工程學科更著重于綜合”[5]?我國863計劃中,生物學被列為重要內容,說明我國對發展生物科學的重視,在高等院校農業工程系教學計劃中已增設了有關生物學與經濟管理學基礎知識的課程?由此預見,工程科學技術與生物科學的融合,必將為農業生產的發展帶來無限廣闊的前景?

　　2.2.2 與多種新技術集成,以創造更新的人工物和新型農業系統

　　工程就是以利用和改造客觀世界為目標的實踐?在這創造人工物的工程活動中,需要采用新技術,新的管理方式,并以市場效益?社會效益為核心的設計,開發?經營系統的生產模式,以滿足人類需求?目前,世界上有些國家正在利用生物工程技術?激光技術?核能技術和可再生能源的開發與利用等新技術?改變和控制生物的生長過程,以創造優質?高產的新物種和新方法?利用各種現代先進的科學技術來武裝農業,使食物的生產由動?植物擴展到微生物,由陸地擴展到海洋以建設更加廣闊的新型農業系統?

　　3 中國農業及農業工程科學技術的發展戰略

　　3.1 中國農業的國情與發展戰略

　　總的來看我國21世紀農業將基本上依照世界農業發展的大趨勢而發展?但中國有著自己的特殊國情,即存在不可逆轉的三大問題:人口總量繼續增長,到2030年人口將達16.3-17億,這就決定了農業發展的重點首先是滿足本國人民的吃飯問題?農業科技必須圍繞這個重點任務服務?人均耕地資源減少,“我國現有可耕地面積為9565萬hm2 ,人均占有耕地僅0.096 hm2 ,僅占世界平均數的1/4?最近幾年,每年減少耕地40萬hm2”[6]?這就要求大幅度提高單位面積產量和開發新的資源?人民生活水平在21世紀要有較大提高,對農產品需求將由單純量的滿足,轉向量和質雙重目標,而且對質量要求越來越高?鑒于此,我國農業發展必須走控制人口?資源利用高效節約化?生產集約化經營?保護生態環境?發展現代集約持續農業的道路?并根據我國地域遼闊,自然環境多樣而形成的東?中?西部三個不同發展水平的經濟地帶,確定如下發展戰略:東部地帶重點加快向技術和資金集約型轉變,大力發展“兩高一優”農業和創匯農業,重視飼料工業和食品工業的發展; 建立完善的魚?肉?蛋?奶?果?蔬生產基地,發展設施農業,發揮沿海資源優勢,并由陸地生物資源利用的傳統綠色農業,向海洋水生生物資源開發利用的藍色農業開拓?中部地帶重點加快我國主要農產品商品生產基地的現代化建設,特別是商品糧?棉?油?豬?牛和家禽基地建設;在糧食集中產區要加快實施:糧食作物，經濟作物，飼料作物三結合的農牧業相互促進的“三元結構工程”;并相應加快食品和農產品加工工業的發展,充分利用淡水水域資源,推廣集約精養高產技術,建設我國最大的淡水水產養殖基地; 加強生態農業和開發農業建設; 充分利用氣候?地理和經濟資源優勢實行農林牧綜合經營,建立我國最大的速生林豐產基地?西部地帶重點是將有限的“基本農田”,實施“坡改梯工程”?同時加強西北優質棉花和特產?水果?蔬菜基地建設,增大投入,建設水熱資源相對充足的草地和保護草場資源的再生能力,逐步提高牧區畜牧業集約建設水準;重點建設人工池塘水產養殖體系?

　　3.2 中國農業工程科學技術的發展趨勢

　　由于我國農業仍然處于不同的社會經濟發展歷史階段,農業的工程技術裝備水平還相當低?需要根據自己的國情走自己的路?但我國不同地區的經濟發展將繼續存在很大的差別,應該因地制宜,制定不同的技術發展戰略與發展的技術路線?東部技術發展戰略是重點以開發傳統機械與裝備技術為主,向高新技術應用研究領域過渡?引進吸收世界上先進國家的農業科學技術,發展現代化設施農業及其裝備新技術;農產品產后品質保障?無損品質檢測,分選?分級?包裝?儲運及農產品深加工技術?中部技術發展戰略重點是大田種植業向集約化?規模化?機械化發展及其工程裝備技術的進步,節水灌溉技術與裝備;農產品精加工?深加工與綜合利用; 農業高新技術研究與產業化技術等?西部技術發展戰略重點是加快優質棉全過程生產機械化與全面采用大田肥?水同施,自動控制滴灌技術,加快發展規模化奶牛高產飼養與自動化管理技術;同時,草地畜牧業要建立人工草地生態系統,提高草原產草量,增加載畜量?水果的生產儲運加工技術?應當清楚地看到: 我國農業的工程技術裝備強度仍很低,農業裝備技術的應用更需要立足于本國自然條件和農作制度的實踐,既不可能主要靠引進設備來解決,也不需要完全重復發達國家已走過的技術發展道路,而要加強自己的開發創新能力?首先,在我國具體條件下,為了滿足國民經濟的日益增長對農產品的需求仍要求農業工程在增加產品產量方面作出貢獻?因此,在用工程手段及技術開發新的更加科學的農業生產工藝方面要有所創新?其次,在達到上述目標的同時,重點轉移到提高產品品質?開發新品牌?開發新品種及農產品精深加工等方面?第三,我國作為人均資源缺乏的發展中農業大國,應把提高土地資源?水資源利用率,單位面積產出率和單位水資源產出率作為農業工程技術創新的重要目標和方向之一?第四,考慮到我國農村環境污染問題的發展以及廣大人民群眾對于優質?無污染食品的需求,還應把開發對環境友好的?無污染的技術作為農業工程技術創新的一個目標和方向?最后,要把上述農業工程在多方面的創新集中體現到產品的創新之中,以便使農業工程技術的成果在激烈的市場競爭中通過商品價值的實現展示自身存在的價值?

　　參考文獻：

　　[1]汪懋華.實現現代集約持續農業的工程科學技術.農業工程學報,1998,14( 3): 1-9.

　　[2]曾寶成.農科教育內容和課程體系改革芻議.高等農業教育,1995(3):10.

　　[3]張季高.中國農業百科全書•農業工程卷.北京:中國農業出版社,1994.3-10.

　　[4]羅錫文.面向21世紀高等農業工程教育的思考.農業工程學報,1997,13(1): 1-6.

　　[5]92-ICAE農業工程學術教育組.討論紀要.農業工程教育研究,1993( l-2):31.

　　[6]梅方權.人與農業資源的協調發展•中國農業可持續發展研究.北京:中國農業科學出版社, 1997.10.

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