我国农业工程发展现状以及江苏省农业工程发展的若干重要方向

    邵孝侯 徐辉 单婕
    （河海大学现代农业工程系，南京 210098）
    
    一、 农业与农业工程
    70年代以来，人口激增、能源危机、水资源紧缺、土地资源退化、环境污染，危及人类健康与安全。世界农业发展思路逐渐朝向如何能够在农业生产力水平不断提高的同时，尽可能减少农业生产对环境的影响，使自然资源的开发程度限定在生态环境可接受的程度之内。各种替代农业生产方式如有机农业、生态农业、生物动力农业、再生农业、自然农业、生物农业等相继提出。之后，美国又提出了低投入持续农业（LISA）及高效持续农业（HESA）。1991年联合国粮农组织在荷兰召开了农业与环境会议，通过了具有历史意义的“登波司宣言（Den Basch Declaration）和行动纲领”，从而明确了当今世界农业发展的未来趋势是向着可持续发展农业的方向前进[1，2]。
    农业工程是有关农业生产各种工程措施和设施的总称，是按照数学、物理学、化学等自然科学原理，应用现代工程技术和生物技术的研究成果，结合农业生产实践和具体条件形成的一门现代农业科学技术。农业工程技术在实现农业工业化进程中起着关键性的和不可替代的作用[3]。
    要实现农业的现代化和可持续发展，必须依靠和重视农业工程。早在20世纪初叶，人们把工程技术应用于农业，称做“农业工程”。当时包括农业机械化、农村电气化、农田水利和水土保持、农业建筑4个方面内容。到了20世纪后期已扩展到农村能源、人工控制环境下的栽培与饲养(设施农业)、农产品保鲜及贮运加工，自动化、计算机、信息、智能高新技术以及运筹学、系统工程在农业上的应用等等。
    当今，农业工程技术与农业生物技术、农业经济及管理技术一起形成现代农业的三大支柱。大量生物技术和农艺措施，小面积试验证明可以提高产量、降低成本、减少污染，但由于缺乏相应的农业工程技术手段，致使先进的农业技术无法转化实际效益，难以实现产业化。因此，发展农业必须同时重视发展农业工程，农业工程的发展和技术创新是实现农业现代化的必要保证。
    二、 中国农业工程发展现状和趋势
    我国人均耕地面积不足0.1m2，人均占有水资源仅为世界人均的1/5左右，而且地理分布极不均匀。尤其在我国北方，土地贫瘠和水资源缺乏，加上资源利用不合理和生态平衡失调，农业产量低而不稳，如黄土高原丘陵区粮食平均单产仅700kg/hm2～900kg/hm2。另外，我国每年都有40%～50%的农田遭受水、旱、病、虫等灾害，严重地影响农业生产和人民生活。我国农业工程技术在现代农业生产中的作用主要体现在1）增强抗御自然灾害的能力；2）提高农业生产率；3）调控作物环境，提高土地生产率；4）推进农业产业化经营，提高农产品商品率；5）合理利用农业资源，促进农业可持续发展；6）改善农村生活条件，增加农民收入。因此，要实现全面建设小康社会奋斗目标，解决“三农”问题就必须要重视农业工程的发展。
    2.1中国农业工程发展现状
    １） 农业机械化工程
    20世纪90年代以来，我国的农业机械化发展取得了显著成效，农业机械社会化服务程度普遍提高。2003年我国农业机械装备总动力达到6.1亿KW，每千公顷耕地拥有农业机械动力312ｋＷ，全国农业机械拥有量约430亿美元。2003年，中国机械耕作、机械播种、机械收获分别占全部作业量的47.2％、27.2％和18.5％。
    当前，我国初步形成了以市场需求为主、示范引导为辅的农业工程技术服务产业化发展机制。农机跨区作业，解决了家庭小规模经营与机械化作业之间的矛盾，深受广大农民欢迎。经过多年的改革和发展，我国已逐步形成了比较完整、健全的农机管理、科研、鉴定、认证、技术推广、教育培训、安全监理、维修及社会化服务等农业机械化发展支撑体系。2004年11月1日，中国正式实施《农业机械化促进法》，把支持农业工程技术研究、农业装备推广、农业机械补贴等纳入法制轨道[3]。
    2)农业水土工程
    近20年来，品种改良、增施肥料、生物节水、工程节水和管理节水等措施，大大提高了水土资源利用的效率和水土资源的承载能力，使中国在总播种面积略有下降的情况下，粮食总产量从3亿t增长到5亿t，粮食自给率达到95％以上。截止到2002年，全国节水灌溉工程面积已达2000多万ｈｍ2，约占农田有效灌溉面积的36％。集雨节灌、城市雨洪利用、劣质水开发利用越来越得到重视。在灌区灌溉用水管理中，综合预测技术、优化技术的灌溉用水计算机管理系统已开始在中国灌区大面积应用。
    3)农业生物与环境工程
    我国温室、大棚等设施园艺面积2003年已发展到210多万ｈｍ2，总面积达到世界第一。设施农业的发展基本上解决了我国长期以来难以克服的农副食品周年均衡供应问题，达到了淡季不淡，周年有余的要求。
    近年来，具有中国特色的节能型日光温室发展迅速，在温室的总面积中，比例猛增到61％。设施养殖业由传统的小规模生产方式向集约化、规模化方式转变，大大地促进了畜牧业生产水平的提高。在畜禽规模饲养和畜产品生产总量取得重大突破的同时，畜牧环境工程技术也得到了相应发展，畜禽舍环境控制方式从原来只注重环境因子向环境控制与动物福利、动物行为反应相结合发展。
    4)农产品加工工程
    “九五”以来，全国农产品加工业以年均8.6％的速度增长。到2003年中国农产品加工业产值达3.1万亿元，占整个工业产值的22.4％。我国目前最主要的农产品加工产业是食品加工及制造业和饮料制造业，但农产品加工率只有45％，而发达国家已达到80％以上。例如中国水果产量居世界之首，但加工量只占总产量的7％左右，而世界水果平均加工量是总产量的20％以上；我国的加工类肉制品仅占肉类总产量的3％～4％，发达国家进入市场的肉类制品的加工率则为30％～40％，有些国家甚至达到60％～80％。目前加工食品在我国居民饮食消费比重中约占25％，如增至50％，将有可能使全国食品总产值达2万多亿元人民币的规模，有着巨大的发展空间。
    5)农业信息工程
    20世纪80年代以来，我国开展了农业系统工程、数据库与信息管理系统、遥感、专家系统、决策支持系统、地理信息系统等技术的研究，并取得重要成果。遥感技术最先用于农业资源监测和农业环境资源调查、评价与规划研究。如今，面积、长势、灾害的监测以及小麦、水稻遥感估产技术在我国已经达到实用化水平，在主要农作物上的应用已成为政府部门统计和决策的重要依据。另外，农业信息工程技术在我国的发展还表现在：农业生产过程的模型技术应用于动植物生产；智能化专家系统应用于农业生产与经营管理的全过程；田间信息实时采集技术应用于农产品品质检验与加工分级，以及精细农业技术的研究示范等等。
    6)农村能源与环保工程
    以沼气、太阳能利用为特征的可再生能源利用产业发展势头强劲，尤其是沼气技术应用在世界处于领先地位。农业部从2000年开始在全国实施“生态家园富民计划”，以沼气建设为核心，把沼气建设与改水、改厕、改厨、改路、改宅等结合起来，将沼气技术与农业生产结合，发展成为“四位一体”、“猪沼果”等综合技术，最终实现农家、庭院自成体系、生产场所与生活场所有机结合的生态家园。2002年，中国生物质气化集中供气站得到很大发展，年产生物质燃气达1.5亿ｍ3。生物质液体燃料技术开发、甜高粱茎秆制取乙醇技术等关键技术研究取得新进展。我国太阳能热水器的生产量和安装量都处于世界领先地位。到2002年底，安装量累计达到6700万ｍ2，占全球总安装量的60％以上。通过一系列的农村能源体系建设，我国农村生活用能综合效率从20世纪70年代末的10％提高到目前的20％左右。
    7)土地利用工程
    1982年开始的以土地利用工程为核心的华北平原农业项目，通过大规模的农业综合建设，使黄淮海平原由旱涝灾害频繁、盐碱化严重的经济落后地区变成了重要的粮棉生产基地。由此而开始的农业综合开发、农产品生产基地建设、中低产田改造等一批重大农业建设项目，农业生产能力得到了大幅度的提高，为土地资源的合理开发和有效利用发挥了积极作用。
    2.3中国农业工程发展的趋势
    农业工程是一门综合性的学科，随着科学技术的进步，学科之间的交叉、融合，其广度和深度以及发展的速度极为迅速。农业工程已经成为实现我国农业现代化不可缺少的重要组成部分。我国在1996～2004年的九年间，农业部从40多个国家和地区引进了各类农业适用技术包括农业工程技术及成果1350项，有力地促进了我国农业产业结构调整和科研水平的提高。在未来的10年、20年间，我国将在农业机械化工程、农业水土工程、农业生物环境工程、农产品加工及食品加工工程、农业信息技术运用、农业生物能源与农业废弃物资源化等方面加快发展。
    １)农业机械化工程
    将借助信息化高新技术，全面提升我国农机技术与装备水平，加快实现农业生产的机械化和自动化，重点要解决成套技术和标准化规范化的问题。农业机械化在今后的一个时期，将向基本解决农业生产全过程所需的全套装备技术，实现技术换代、技术普及和应用的目标努力。主要表现为：主要农产品由生产环节机械化向全过程机械化发展，由产中向产前、产后延伸。逐步形成各具特色的区域农业机械化、保障农业可持续发展的农业机械化和适应经济作物、畜牧业及其他养殖业和农产品产后处理加工业发展的农业机械化技术与装备，农业机械化产品由传统工业技术向高新技术、信息技术发展。
    ２)农业水土工程
    农业水土工程具有多学科相互交叉、各种单项技术互相渗透的显著特征，需要水利工程学、土壤学、作物学、生物学、遗传学、材料学、数学和化学等多学科有机地结合，用生物、计算机模拟、电子信息、高分子材料等一系列高新技术改造和提升传统的节水农业技术。以降水（灌溉）－土壤水－作物水－光合作用－干物质产量－经济产量的转化关系和高效调控作为研究主线，从水分调控、水肥耦合、作物生理与遗传改良出发，探索提高各个环节中水的转化效率与生产效率的机理。
    ３)农业生物环境工程
    将加强对动植物环境生理和农艺的基础研究，尤其是逆境生理和高效节能生产设施综合环境控制技术及智能化技术的研究，建立高效、合理利用区域资源的种植设施的优化配置。其研究重点将在生产工艺模式的规范化和标准化；种植设施与配套设备的区域化、规范化；规模化养殖工程工艺的定型化与标准化；畜禽舍建筑设施的标准化、定型化、装配化与产业化等方面进行。
    ４)农产品加工与食品加工工程
    随着生产技术的现代化，如真空浓缩技术、膜分离技术、微波技术、真空冷冻干燥技术、超高压技术、临界萃取技术等的应用，加工技术和综合利用水平将会显著提高。以高新技术为先导，根据不同生产规模的需要，研制先进的加工工艺和装备，并大力促进设备的国产化、系列化和成套化，将是今后发展的方向。
    ５)农业信息技术
    随着信息技术向农业领域的运用和推广，将使农业生产、管理、决策和市场全面实现信息化。如农情监测与决策支持、数字农业和现代农业信息服务体系建立等，其应用范围将不断扩大。包括信息资源的处理、加工和再生；农业过程（包括生物与环境的动态关系）的机理性和数字化的模拟模型与调控系统；３Ｓ技术等将在农业工程中更加广泛地应用。
    ６)农业生物质能源与农业废弃物资源化
    通过农村能源建设、小城镇建设和以沼气为纽带的循环农业生产，中国将逐步建立以生物质能利用为基础的多元化的新兴能源农业。旨在有效地改善农业环境和保护森林植被，确保农业和自然生态环境安全。应用现代生物技术和工程技术提升农业废弃物的肥料化、燃料化、饲料化和材料化的水平，解决农业废弃物的污染和利用问题。
    三、 江苏农业工程发展现状和若干重大发展方向
    新中国建立以来，江苏省农业工程建设有了突飞猛进的进展，取得了巨大的成就，为江苏的农业生产和农村经济发展做出了极大的贡献。全省不断加强农田基础设施建设，提高农业技术装备和服务水平，促进科技成果转化为现实生产力，农业综合生产能力不断增强。尤其是改革开放二十年以来，农业和农村经济取得了显著成就。用占全国1%的土地、4.7%的耕地，生产出了占全国7%的粮食、11.8%的棉花和7.1%的油料，初步实现了传统农业向现代农业的转变。为确保江苏农业工程技术处于国内领先地位，需要把握如下重大发展方向：
    3.1进一步加强机电灌排和农业节水工程建设
    江苏境内有五大河流经过入海，每年全省10.2km2的面积要承受上、中游200万km2的来水，因此洪涝灾害频繁，农田受灾严重。而季风气候使降雨的时空分布不均，各河流来水与本地降雨的丰枯变化幅度很大，又往往形成大面积旱灾，农业灌溉得不到保证。因此，农业灌排工程建设十分必要。江苏目前机电排灌动力382.2万kw，形成了以中、小型泵站为主，大型泵站为骨干的机电排灌系统。灌溉面积369万hm2，占耕地面积的80.77%。江都先后建成了4个泵站，共安装大型轴流泵33台，流量473m3/s，扬程7～8m，配套功率49800kw，灌溉农田20万hm2，排涝40多万hm2，是南水北调工程的起始点，也是中国目前最大的灌排结合的泵站枢纽工程。
    此外，渠道衬砌防渗、管道输水、喷滴灌等一系列节水灌溉工程技术应得以进一步发展。目前，江苏节水灌溉工程控制面积达100万hm2，占全省有效灌溉面积的25%左右，灌溉水利用率达50%，比全国平均值高7个百分点。节水灌溉工程实施后，有效地减轻了农业面源污染，促进了农村生态环境的改善。同时，节水灌溉工程的建设还加快了农村种植业结构的调整，使农村经济得到了进一步的发展。
    3.2积极建设和发展农业工程的新领域
    在进行农田水利工程和农业机械化的建设之外，江苏省应在农业土地利用工程、农业生物环境及建筑工程、农村能源工程和农副产品加工工程这些农业工程的新领域的建设方面加大步伐。
    一是大力开展生态农业建设，保护农业生态环境，实现江苏农业从数量型向效益型、质量型转变，实现农业持续发展。到目前为止，江苏省已建成国家级、省级生态农业试点、示范县20个，试点乡124个。生态农业建设示范面积已达65.1万公顷，占全省耕地面积的15%以上。其中1991年的“利用世界银行贷款和加强灌溉农业项目”到1997年7月结束，总投资13.3亿元。组建了13个部省级生态农业试点县，4个市级生态农业试点县。截止1996年围垦滩涂306.1万亩，开发利用268万亩。
    二是加强太阳能等再生能源的试点、示范和大面积推广应用。至1998年底，全省已累计推广应用家用太阳能热水器51.34万m3，推广“三结合式”户用沼气池45.51万只，年产气量8782.39万m3，大中型沼气工程定行数89处，生活污水净化沼气池9477处，年处理污水量3404.68万吨。
    三是搞好以秸杆气化集中供气示范工程为主体的秸杆综合利用工程。全省已建成10余处，每处年处理秸杆300余吨，总计年处理秸杆近5000吨。既实现了农村炊事用能商品化、产业化，农民小康化，农村文明化，又解决了秸杆焚烧，污染环境、浪费资源。
    3.3加强农业入世三项基础性工程的实施
    江苏省于1997年实施农业品种、技术、知识三项更新工程，推出了一批农业优质、高产、高效新技术，解决了农业生产发展中所面临的重大技术难题，为实现高效农业和可持续发展提供了技术支撑[4]。
    同时，为适应农业入世需要，江苏省开始全面实施农业入世三项基础性工程，即农产品质量安全保障工程、外向型农业发展工程、“三资”开发农业工程。通过实施外向型农业发展工程和实施工商、民间、外商“三资”资本开发农业工程，引进国外新品种和新技术，尽快培育一批具有国际竞争力的农业龙头企业[5]。
    四、 结束语
    农业工程是一门综合性的学科，随着科学技术的进步，学科之间的交叉、融合，其广度和深度以及发展的速度极为迅速。绿色农业、有机农业、生态农业、精细农业的理念逐步深入人心，农业工程的体系正不断完善，农业工程已经成为实现我国农业现代化不可缺少的重要组成部分。中国作为由传统农业向现代农业转型中的农业大国，农业工程的发展前景令人鼓舞。江苏省必然抓住机遇，把握农业工程的发展方向，使农业工程更好地为江苏的经济建设和农业可持续发展服务。
    
    [主要参考文献]
    [1] 张忠根. 二十世纪世界农业发展模式的演变[J]. 农业与农村发展,2001，(1):1-3.
    [2] 汪懋华. 发展农业工程科技推进新的农业科技革命[J]. 农门议题,2.
    [3] 杨柏青，张红燕. 农业现代化与农业工程技术的关系[J]. 农机化研究,2002,(3):213.
    [4] 郭志伟.我国农业高新技术现状及可持续发展对策[J].中国农业科技导报,2003,(5): 7-9.
    [5] 赵强基.江苏农业可持续发展的策略[J].南京林业大学学报,2000，(7) :9-12.