中国农业水土工程学科及其发展预测

农业水土工程是以研究农业环境中水、土运动规律及其控制管理技术为目标的学科。它是科学技术和生产发展的自然结果。学科体系正在不断完善，专业教育将逐渐扩展，预计在土壤—植物—大气连续体水分传输问题的研究方面，在深度和广度上将有新的突破。在水—土—作物—环境关系的最优调控理论与方法、农田物质（水、沙、盐、农业化学物质）的迁移规律及其数值模拟与预测、高新技术在农业水土管理中的应用等方面的研究也将取得重大进展     

农业部生态农业环境工程重点开放实验室 浙江大学农业生物环境工程研究所 杭州浙大博奥生物环境工程有限公司

“农业生物环境与能源工程”学科和“农业建筑环境与能源工程”本科专业属“农业工程”一级学科下设四个二级学科之一，是工程学（建筑、机电、计算机控制、能源）与生物学交叉结合的新兴学科，在可控制的环境中组织农业生产流程，研究营养源循环、节约水环境、可再尘能源、保护生念环境，具有“广义的机械化”的特点，保证中国现代化农业可持续发展。中国该学科与国际相关学科发展同步。     

加快农业建筑工程技术的开发

农业建筑工程是农业工程学中一个分支,现代农业牛产要求控制环境,这个环境就需要建筑工程来保证。农业建筑工程技术的开发与研究已提到日程上来,农业生产建筑是农业建筑工程的主要研究对象,如禽畜建筑,温室建筑在中国发展很快。在农业建筑工程开发的同时也注意到培养专业人才,虽然为中国填补了这门学科,与国外农业工程相比,农业建筑工程还有大量研究工作要进行。     

出版信息与学术资料交流

1.出版信息 由中国力学学会办公室和中国农业工程学会办公室合编的“力学与农业工程”一书已出版。本书是在1992年举行的农业工程中力学问题研讨会基础上编辑的论文集。阐述了我国农业工程学科的现状和展望以及力学在农业工程中的地位,介绍了农业工程中力学问题的研讨成果及急待研究的重要课题。 2.学术资料交流     

世界农业工程学科研究进展及发展趋势

为准确了解世界农业工程学科的演进发展过程,把握学科未来发展方向,为中国农业工程学科发展提供借鉴,为农业强国建设和中国式现代化提供学科支撑,该研究基于Web of Science核心数据,精选世界农业工程领域的30种期刊,采用文献计量学方法和可视化图谱软件,绘制了1965-2021年6个时段（1965-1970年、1971-1980年、1981-1990年、1991-2000年、2001-2010年、2011-2021年）的世界农业工程学科研究相关图谱。结果表明：世界农业工程学科主要研究内容经历了从水、土壤、多孔介质、畜禽粪污处理及环境污染控制等传统学科领域到生物质资源生产、预处理、厌氧消化,藻类培养,木质纤维素利用,人工神经网络、人工智能、物联网、计算机信息、光谱、大数据、“3S”等技术在农业中应用（精准农业、智慧农业、垂直农业等）等学科交叉研究的深度转化。从研究产出量看,20世纪,美国在世界农业工程研究领域处于领先地位,其次为加拿大和英国;21世纪,中国、印度和巴西跻身前列,2011-2021年中国跃升至首位。农业工程交叉学科的特点日趋突出,相关学科交叉研究期刊的载文量和影响力逐渐提...     

浅谈“十四五”土壤肥力与土壤养分循环分支学科发展战略

土壤肥力与土壤养分循环分支学科是土壤学科中应用性较强的学科,悠久的发展历史积累了极为丰富的文献资料,在评价和利用土壤资源,提高作物产量和养分利用率,减少环境污染中发挥着重要作用。"十四五"期间土壤肥力与土壤养分循环分支学科应加强土壤养分转化过程、速率、产物及其影响因素的基础性研究。鉴于我国大宗作物种植强度下降,集约化设施种植面积增加的两极化发展现状和减肥减药维持生态环境安全的国家需求,"十四五"期间,土壤肥力与土壤养分循环分支学科应加强以下针对性研究:1)休耕轮作对土壤肥力的影响及通过休耕轮作维持和提高土壤肥力的原理、途径和方法;2)高度集约化种植条件下快速恢复土壤肥力,保持土壤健康和有效利用土壤养分的科学管理原理、途径和方法;3)实现土壤-作物-环境相互契合,充分发挥土壤肥力,高效利用土壤养分的基础科学问题。     

环境土壤学——回顾与展望

环境土壤学是一门新兴的、土壤学和环境科学交叉融合的综合性学科，其研究重点从早期服务于农业安全生产发展至现在的土壤环境与健康，本文从土壤外源物质侵袭和土壤质量演变对土壤环境影响等方面回顾了环境土壤学发展历程。土壤污染物对土壤环境质量影响是以土壤元素背景值和环境现状调查为基础，以明确污染物形态，揭示土壤反应过程机制，评估污染效应，开展土壤环境修复工程为主线不断发展更新。土壤质量演变研究中碳、氮、硫、磷元素循环从土壤肥力和农业非点源污染的探讨拓展至土壤对全球气候变化的适应与响应；土壤退化研究则从对土壤生产力或功能丧失的研究发展至全球气候变化背景下农业发展可持续性及土壤生态功能的研究。环境土壤学在今后有四个重要发展趋势：提倡多学科交叉融合；评估全球气候变化对土壤元素循环的潜在影响；完善土壤健康评价框架中的土壤环境评价指标建立；学科发展服务于国家重大需求。     

免耕对农田土壤生物学特性的影响

农业管理对土壤群落水平下各种生物之间复杂的相互作用的影响是土壤生态学研究的一个热点。土壤生物和酶活性在改善土壤结构、养分循环、有机质分解和保持中起重要作用。与常规耕作系统比,免耕系统中作物残体和土壤矿物质的机械混合要少得多,因此免耕系统更接近于未受扰动的自然生态系统,可能更加依赖于土壤生物体的固有作用。综合有关文献讨论了耕作实践对一些土壤生物学特性的影响。总体看来,土壤线虫总量及功能类群对免耕既可能是正响应也可能是负响应,与常规耕作相比免耕系统中土壤微生物的丰富度或生物量增加,土壤酶活性增强,土壤呼吸作用减弱。最后还对免耕系统中有关土壤生物学特性研究的重要性和需要解决的问题进行了小结。     

对发展农业工程教育的思考

农业工程学科要适应传统农业向现代农业发展的需要,适应农业以高新技术改造传统农业的的需要,缩小传统农业工程的规模,发展农业生物系统工程与农业信息技术;农业机械的自动化技术;精细农业生产体系;农业生产的产前、产后生产体系;设施农业工程技术;园艺业作物生产机械与技术;农业生产的现代化管理等等.各院校应结合自己的条件,办出自己的农业工程学科特色,加大教材建设的力度,加大国际交流.     

基于科学计量的中国农业工程研究热点探析

农业可持续发展是农业工程研究所追求的目标,也是农业工程学科需要重点解决的问题,准确把握与判断学科发展方向对促进农业可持续发展具有重要意义。该研究以1957—2014年发表在《农业工程学报》与《农业机械学报》中的学术论文为研究对象,应用科学计量学方法与可视化知识图谱技术,直观呈现了不同阶段中国农业工程研究热点,总结了不同阶段研究热点组成与基本特征,探讨了研究发展总体趋势。研究表明,中国农业工程研究总体上经历了以较单一热点主题向多元化主题发展的过程;在研究领域方面经历了从简单工程技术在农业中的应用向工程技术与计算机、生物、资源、环境与生态等科学的跨学科交叉融合及丰富化过程,在研究手段与技术应用上经历了从简单的实验分析向计算机模拟仿真、智能控制及物联网等高新技术为主的创新与拓展过程。当前中国农业工程研究正向以信息化、自动化和智能化为核心的智能精准农业技术研究方向发展,突破环境与资源约束,发展高效、安全与可持续现代农业成为学科研究与发展的新方向。研究可为相关研究人员追踪学科发展方向提供参考。     

对当前我国农业工程科技创新的主要内容及对策的思考

农业工程科技创新和进步是我国农业现代化的必由之路。该文结合我国农业发展的新形势，分析了农业工程相关技术在实现农业从粗放型向集约型、传统型向现代型的根本性转变、应对加入WTO的挑战和推进农业现代化进程中的地位和作用，提出了加快种子工程技术、农副产品加工技术、农业资源合理利用技术、设施农业技术、农业机械化技术、农业信息化技术等方面的技术创新主要内容。为加强农业工程科技创新，建议当前需要突出做好转变观念、加快关键农业工程技术攻关、引进吸收国外先进的实用工程技术、充分发挥农业工程科技单位功能等方面的工作。     

农业工程学科的对象、领域、发展现状及趋向

对农业工程定义、学科对象及其研究领域范畴讨论进行了回顾,对农业工程的发展阶段(或农业中应用工程科学技术的深入层次)进行了分析,对农业工程为我国农业上台阶应做的贡献作了论述,对我国农业工程学科的现状和趋向进行了评议。     

建立生物系统工程学科的探索

系统论述了国际农业工程学科向农业与生物系统工程学科方向拓展的趋势和在农业工程一级学科下设立生物系统工程二级学科的必要性，描述了生物系统工程学科的定义、主要研究内容、人才培养目标和预期就业前景。认为设立生物系统工程二级学科是社会经济发展的客观要求，也符合国际农业工程学科发展的主流方向和前沿方向，将有利于拓宽农业工程学科的发展空间，加强工程技术和生命科学知识的交叉渗透，促进中国农业工程学科向农业与生物系统工程学科的转变。     

生态文明时代农业工程学科内涵探讨

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。     

我国农业工程科技创新与农业产业化

进一步明确农业工程在我国农业发展新阶段的作用和任务，以促使农业工程在农业现代化建设中充分发挥作用。该文在分析我国农业发展新阶段的形式、特点及面临的问题的基础上，进一步分析了我国农业产业化的特点及内涵，农业工程的任务、特点及研究领域，农业工程科技与农业产业化的关系，介绍了农业工程科技在我国的应用与发展状况，提出了加快农业工程科技创新，促进我国农业产业化发展的对策与建议。     

试论农业工程的性质和特征

本文从工程的本质特征入手,根据农业工程客体的特点,论述了农业工程的性质和特征。农业工程与土木、机械、化工、电力等传统工程最根本的区别在于它创造和改良的工程客体是含有有生命物体与无生命物体的复杂系统,这个物质系统与周围环境有密切联系。因此,农业工程应该特别注意研究农业生物与环境、农业生物和环境与各种工程措施之间的关系。作者还对“农业工程是工程手段在农业上的应用”,“农业工程学科是介于传统工程学科与农业生物学科之间的边缘学科”等说法提出了不同看法。     

农业工程科技创新推进农业绿色发展

农业绿色发展是农业发展观的一场深刻革命。该文全面论述了农业工程科技创新对农业绿色发展的重要作用,深入分析了中国在农业资源利用、产地环境治理、生态系统保育和农产品绿色供给等方面取得的成效和存在的问题。提出了围绕农业绿色发展,农业资源监测、水土资源利用、农业投入品使用、农业机械化和农业废弃物资源利用等农业工程科技创新的前沿进展和主攻方向。从强化农业绿色发展理念、建立技术创新与推广体系、完善标准体系和加强政策支持4个方面提出了政策建议。该文可为农业绿色发展背景下农业工程科技研发提供重要的指导和参考。     

自动导航技术在农业工程中的应用研究进展

分析了GPS技术、机器视觉和多传感器融合技术在自动导航中的应用研究进展。GPS 技术具有较高精度，机器视觉能够采集丰富的环境信息，而多传感器融合技术能够结合GPS技术和机器视觉等导航模式的优点，用不同的传感器可组合出高精度、高可靠性的导航策略。但GPS精度和可靠性容易受到环境因素的影响，机器视觉导航应用中的图像处理受自然光线等条件的干扰很大，图像处理算法的速度不够快，多传感器融合技术在传感器精度、信息获取和处理速度以及抗干扰能力方面存在一些问题。因此解决这些存在的问题，有利于自动导航技术在农业工程中的广泛应用。     

信息技术提升农业机械化水平

为适应中国现代农业建设的需要,保持中国农业机械化水平持续增长,实现中国农业可持续发展,该文提出,应将先进的信息技术融入中国农业机械的设计、制造、作业和管理等环节,使农业机械装备实现信息化和智能化,从而整体提升农业机械化水平。文中介绍了参数化设计、基于知识工程的农机产品设计、基于产品数据管理的并行协同设计等农机产品设计的关键技术;柔性制造、计算机集成制造、虚拟与网络制造等农机产品制造的关键技术;农情信息采集、农业机械导航、田间管理等农业机械作业的关键技术;农业机械管理、农业机械调度等关键技术。分析了这些关键技术信息化的不足,总结了世界各国的发展趋势,指出了用信息技术提升中国农业机械化水平应解决的核心问题。为加强农机装备的信息技术创新,该文建议,应突破一批智能农业装备数字化设计技术、自动导航协调控制技术及农业装备现场总线技术等关键技术;研发一批大田和设施农业生产作业系统、果园作业智能装备和畜禽水产精准生产装备等重大技术产品;构建一批水肥药田间精准作业系统、畜禽水产自动饲喂系统和自动化加工生产线等农业机械精准作业系统,从而进一步用信息技术提升农业机械化水平。