【農學課件】第四章農業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展

第四章農業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)關于農業(yè)工程的概念第二節(jié)農業(yè)工程學科典第三節(jié)農業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展的關系第四節(jié)未來我國農業(yè)工程學科的重點研究方向第四章農業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展伺％第一節(jié)關于農業(yè)工程的概念怎一、關于工程的定義（Engineering）1.工程指消耗人財物建造起來的，具有某種特定功能實體的過程統(tǒng)稱為工程。（楊廣林：《農業(yè)系統(tǒng)工程》，1984年）廣燄■2.工程指：“相互聯(lián)系的事物合理地加以組織安排，以求更好地完成某項給定的功能或任務。"（余友泰：《農業(yè)機械化工程》，1987年）既第四章農業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展伺％第一節(jié)關于農業(yè)工程的概念怎一、關于工程的定義(Engineering)上述兩個定義雖表述方式有所不同，但其本質是蘭樣的，即工程必須是人工制造的系統(tǒng)，而且有明確的目的和功能。宀.由此看來，人類的一切生產活動，都帶有工程的性質。也正是由于人類不斷地創(chuàng)造新的工程，才推動人類社會不斷地向前發(fā)展。

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烏第一節(jié)》關于農業(yè)工程的概念二、關于農業(yè)工程的定義農業(yè)工程的定義可分為廣義和狹義兩種情況廣義而言，農業(yè)工程是指與農業(yè)生產有關的各項工程的總和。

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勺具體來講:它包括與農林牧副漁各業(yè)生產有關的產前、產中、產后各項工程活動；狹義而言，則重點指種植業(yè)的有關活動。

%因為農業(yè)是廣義農業(yè)，農業(yè)工程應該取戶義概念。%洛第四章冬業(yè)工程與可持續(xù);畧展*

第二節(jié)匐k工程學科%一、農業(yè)工程學科發(fā)展簡史

%農業(yè)工程作為一門學科，被認為是在1907年美國農業(yè)工程師學會(ASAE)成立之時才正式確立的。但我國采用農業(yè)工程這一名稱卻時隔了70多年時間。我國農業(yè)工程發(fā)展史大體可分為三個階段：第二節(jié)農業(yè)工程學科一、農業(yè)工程學科發(fā)展簡史1.學習美國時期國

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接受農業(yè)工程學科教育是從1932年開始的,當時在南京金陵大學農學院聘請美國康乃爾大學農業(yè)工程碩士林查理開設了《農具與工藝》和《機器與動力》(Agriccultrual

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power)課程；1936年正式在農學系內設立農具組，并可招收本科生和碩士研究生。

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第二節(jié)農業(yè)工程學科.一、農業(yè)工程學科發(fā)展簡史%1.刼美國時期%%1945年美國萬國(International)農機公司向中國教育部提供獎學金，一共招收20名中國研究生赴美國攻讀農業(yè)工程碩士學位。這些人基本都在1947、1948年或在新中國成立初期回國，成為新中國農業(yè)工程高等教育和科學研究的骨干力量，為中國農業(yè)工程學科的發(fā)展做出了重大的貢獻。第二節(jié)農業(yè)工程學科一、農業(yè)工程學科發(fā)展簡史1.學習美國時期-%1947年通過鄒秉文博士等人的倡議，得到美國萬國農具公司董事長麥考米克的支持，由美國政府派四名農業(yè)工程專家來中國協(xié)助發(fā)展農業(yè)工程教育與科研工作。這四名專家中，韓珊到南京金陵大學，斯通到南京中央大學，戴維遜和麥考來到南京中央農業(yè)研究所。金陵大學1949年培養(yǎng)第一批農業(yè)工程專修科學生，1950年培養(yǎng)出第一批本科學生。

鬼1949年就培養(yǎng)出第一批本科生。

%,第二節(jié)農業(yè)工程學科一、農業(yè)工程學科發(fā)展簡史2.學習原蘇聯(lián)時期1949年中華人民共和國成立，開始全面學習蘇聯(lián)。在毛主席提出“農業(yè)的根本出路在機械化”和“水是農業(yè)的命脈”的指導下，借鑒原蘇聯(lián)的經驗，全國各農業(yè)院校相繼創(chuàng)辦了農業(yè)機械化、農田水利化和農業(yè)電氣化等系或專業(yè)。

%農業(yè)工程概念開始逐漸被關注O第二節(jié)農業(yè)工程學科一、農業(yè)工程學科發(fā)展簡史筮3.籟普展時期%%十一屆三中全會以后，一些從事農業(yè)工程事業(yè)的老

專家，在認真研究分析國內外農業(yè)發(fā)展的經驗后，一致向國家有關領導建議建立我國的農業(yè)工程學科。當時的國家科委接受了這個建議，決定成立農業(yè)工

程學科組，并將農業(yè)工程學科列為國家發(fā)展的25個新學科之一，為農業(yè)工程學科的大發(fā)展奠定了堅實的基礎。第二節(jié)農業(yè)工程學科一、農業(yè)工程學科發(fā)展簡史從1978年以后，農業(yè)工程學科發(fā)展極為迅速，具體表現在全國各高等農業(yè)院校的農業(yè)機械化系相繼更名農業(yè)工程系，以后隨著學院更名為大學，農業(yè)工程系又改名農業(yè)工程學院。% .

%1979年中國農業(yè)工程學會正式成立，1979年，經國務院批準在農業(yè)部隸屬下，建立中國農業(yè)工程研究設計院。2001年上半年，國家正式批準中國農業(yè)大學、、吉林工業(yè)大學等一些大學具有農業(yè)工程一級學科博士授予權。

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%。第二節(jié)農業(yè)工程學科二、農業(yè)工程學科的研究內容0%從一般概念出發(fā)，農業(yè)工程學科是一門綜合應用工程生物、信息和管理的科學原理與技術，為農業(yè)和農村經濟的發(fā)展、資源合理利用服務的工程技術學科。工程:I

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M管理:母第二節(jié)農業(yè)工程學科二、農業(yè)工程學科的研究內容0%從以研究內容上來講，農業(yè)工程學科是以生物體、有機物、農業(yè)資源環(huán)境及有關工程裝備技術為主要研究對象，研究農業(yè)生物繁育、生長與產后處理工藝所需的機械與裝備、

設施與環(huán)境、資源科學利用、現代生產技術的集成與管理，以及檢測與自動化控制技術的應用等內以上這些內容可具體分為以下六個學科分支:第二節(jié)農業(yè)工程學科二、農業(yè)工程學科的研究內容

燙1、農血尬楓化工程該分支主要研究農業(yè)機械化生產過程的新工藝及其裝備，機械化生產的科學組織與管理，農業(yè)機械化發(fā)展戰(zhàn)略及規(guī)劃的制定等。碩士研究方向:農業(yè)機械化生產與管理（農業(yè)機械化軟科學）農業(yè)機械設計及理論（農業(yè)機械化硬科學）%第二節(jié)農業(yè)工程學科二、農業(yè)工程學科的研究內容燙2.農業(yè)生物環(huán)境與能源工程%該分支主要研究農業(yè)機械化生產過程的新工藝及其裝備，機械化生產的科學組織與管理，農業(yè)機械化發(fā)展戰(zhàn)略及規(guī)劃的制定等。該分支主要研究兩個方面內容：一是研究設施農業(yè)系統(tǒng)

屮環(huán)境因素與動植物生長繁育相互作用規(guī)律及其調控手段與工程設施，為棚室設計、新材料新工藝應用，環(huán)境因素的調控、光能優(yōu)化利用等；二是研究農業(yè)廢棄物處理與綜合利用的技術與裝備、研究生物質能源的開發(fā)利用技術。°第二節(jié)農業(yè)工程學科0%二、農業(yè)工程學科的研究內容3.農業(yè)電氣化與自動化工程災楊該分支主要研究電器設備的原理與使用的調整、維修技術；研究自動控制技術在農業(yè)工程中的應用；研究工程設計中與電有關的規(guī)劃、設計；研究農村屯網的規(guī)劃、設計、管理與綜合自動化技術。第二節(jié)農業(yè)工程學科二、農業(yè)工程學科的研究內容0%4.農業(yè)水土工程（農業(yè)水利工程）

%該分支主要研究農業(yè)生產中水、土、植物間的相互關

系；研究水土流失的防治技術；研究水、土、資源的合理利用技術；研究節(jié)水、節(jié)能、高效的農業(yè)灌溉技術與裝備；研究田間，流域水利工程的規(guī)劃與設計等。第二節(jié)農業(yè)工程學科二、農業(yè)工程學科的研究內容0%5.農為坤收獲后處理我術.

鷲由于農產品的多樣性，一般而言，農產品收獲后的處理技術分：干燥處理技術、保鮮貯藏技術、清選分級與包裝技術。農產品收獲后處理技術就是針對上述三個方面的內容，專門研究加工工藝及其設備，達到提高農產品品質，降低損失，提高商品率。怎厶第二節(jié)農業(yè)工程學科二、農業(yè)工程學科的研究內容

0%5.農為坤收獲后處理我術.

鷲由于農產品的多樣性，一般而言，農產品收獲后的處理技術分：干燥處理技術、保鮮貯藏技術、清選分級與包裝技術。農產品收獲后處理技術就是針對上述三個方面的內容，專門研究加工工藝及其設備，達到提高農產品品質，降低損失，提高商品率。懸以上五個分支基本含蓋了農業(yè)工程學科的主要內容，隨著科學技術的飛速發(fā)展，以及學科間橫向聯(lián)系的不斷加強，農業(yè)工程學科的內涵還將不斷擴大。&第三節(jié)農業(yè)乎程與可持續(xù)發(fā)展的關系旻施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)糸輸及到社會大系益畧個領域的協(xié)調與配合。就農業(yè)可持續(xù)發(fā)展來講，農業(yè)工程學科具有不可替代的作用。懇

"經濟可持續(xù)發(fā)展農業(yè)工程資源可持續(xù)利用環(huán)境保護與改善第三節(jié)農業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展的關系農業(yè)工程與農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的三個目標都有著直接的影響關系。因此我們有理由認為，農業(yè)可持續(xù)發(fā)展正是農業(yè)工程所追求的目標。這是因為，農業(yè)工程學科從它創(chuàng)立之初，就是把合理利用農業(yè)資源，改善農業(yè)生產全過程的環(huán)境條件，最大限度發(fā)揮農業(yè)生產潛力，為充分滿足人口日益增加及生活水平不斷提高的需求作為自己的奮斗目標。%<第三節(jié)農業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展的關系從圖4-1我們可看出，環(huán)境保持與改善是基礎目標，環(huán)境保護與改善做好了，才能確保資源可持續(xù)利用，資源可持續(xù)利用才能為經濟可持續(xù)發(fā)展奠定基礎，經濟可持續(xù)發(fā)展了，又對環(huán)境保護與改善提出更高的要求。因此，農業(yè)工程的研究重點也應該放在環(huán)境保護與改善上ffiovv

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vv這種認識我們還可通過具體工程技術的功能劃分得到印證，如圖4.2所示。

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％農業(yè)第三節(jié)農業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展的關系士壊聲整地技術土塚深松技術合理施肥技術防止水士流失技術草原改良技術集水工程技術節(jié)水灌源技術地技術斃源回收技術秸稈還田技術根荏還田技術污水處理技術節(jié)餞工程技術森林保護與豈農林田技防術護林叔劃大械工卷技術溫室工程廣”R第三節(jié)農業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展的關系展詩價指標與改善經濟可持續(xù)發(fā)展X偵陌測茨不護發(fā)病蟲害飴治技術二貂孑包衣技術「|雜車防治技術農田柿工穆技術人工降雨技術人工防宼技術』農業(yè)建組工程技術農業(yè)茂棄物處理與緣合利用技術種孑加工技術精漫播種技術=農產品收獲技術□農產品勤蔵保鮮技術農產品糖"精加工技術栩酬技術毓合理利用技術科學管理技術新能源開發(fā)技術二，程技術集第三節(jié)農業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展的關系在圖4.2中，我們列出了農業(yè)工程技術集中共計36

項與農業(yè)發(fā)展密切相關的技術，其中有13項與資源可持續(xù)利用密切相關，有24項與環(huán)境保護與改善密切相關，有

10項與經濟可持續(xù)發(fā)展密切相關。公總之，農業(yè)工程技術是實施農業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要支撐條件，特別是在當今世界面臨著人口增長的巨大壓力，資源與環(huán)境遭到嚴重破壞的情況下，堅持實施依靠工程技術要素的投入代替?zhèn)鹘y(tǒng)的擴大資源投入的模式，就是農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。2.?農業(yè)水」不斷進步，為節(jié)約資源，提高資源利用效率，建立高產、穩(wěn)產農田做出了巨大貢獻。

F:odm20世紀是生產方賽i1.農業(yè)機現代農業(yè)裝備件實踐。第四節(jié)未—I200-廠1氣吸嘉馬機I黑毋江肯勃農機械有/責任公司第四節(jié)未來我國農業(yè)工程學科的重點研究方向農產品收獲后貯藏、保鮮與加工技術的不斷完善，為最大限度地減少損失，同時確保消費者對高品質農產品需求與不斷開拓生物產品新領域，促進農產品增值產業(yè)的快速發(fā)展做出了巨大貢獻。

4農業(yè)建筑與生物環(huán)境工程科技進步，推動了現代設施園藝與工廠化養(yǎng)殖的規(guī)?；a。成為20世紀末最富生機的發(fā)展領域之一。

丿啷農業(yè)電氣化在農業(yè)中應用的迅速普及，使得自動化、信息化技術更加廣泛地利用于農業(yè)裝備與過程管理，為農業(yè)現代化做出了巨大貢獻。

％：第四節(jié)未來我國農業(yè)工程學科的重點研究方向進入21世紀后，隨著全球經濟一體化進程的加快，以及以知識經濟為特征的新技術革命的高速發(fā)展，為我國農業(yè)工程學科的發(fā)展既帶來了機遇，也帶來了挑戰(zhàn)。具體講，未來我國農業(yè)工程學科的重點研究方向應是：洛s

八A八A/第四節(jié)未來我一、農業(yè)機械等裝代就開始將電子產品的安全控制、播種D康拜因收獲時產量的與控制系統(tǒng)等。從而使降低了作業(yè)成本，氣：3凱席肅第四節(jié)未來我國農業(yè)工程學科的重點研究方向到了20世紀90年代以后，他們又開始了田間自動導航、機器視覺與農業(yè)機器人的研究，從而使農業(yè)機械等裝備技術向更高級智能化方向發(fā)展。。%為適應農業(yè)新技術革命發(fā)展的需要，在相當長的一段時間內，我國將集中力量推進農業(yè)機械等裝備技術向智能化、機電一體化方向快速發(fā)展。貝龍H■?衣機抱角■廃任公印第四節(jié)未來二、工廣化設施高的要求&明近十多年來,------整體來看科技含具體表現在設施先力勞動，另外環(huán)用。因此，圍繞設施農業(yè)的發(fā)展，今后農業(yè)工程技術應用與創(chuàng)新將重點做好以下兩方面工作：

*第四節(jié)未來我國農業(yè)工程學科的重點研究方向1.設施超小型農業(yè)機械系列產品的開發(fā)與應用研究。毎

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為^目前，適合設施環(huán)境條件下超小型農業(yè)機械幾乎是空白，致使大部分生產活動都靠人工去完成，這不僅是繁重的體力勞動問題依然存在，更重要的是影響勞動生產率的提高，造成勞動成本增加。y刖加快設施超小型農業(yè)機械系列產品的開發(fā)與應用研究是農業(yè)機械化工程的迫切任務之一。電第四節(jié)未來我國農業(yè)工程學科的重點研究方向環(huán)境控制工程技術的開發(fā)與應用研究環(huán)境溫度的控制多數情況下仍停留在采暖增溫，通風降溫的水平，而缺少作物對環(huán)境溫需求規(guī)律的全而認識，并及時進行動態(tài)監(jiān)測和動態(tài)控制； % &在不少溫室中較普遍應用了CO?發(fā)生器裝置，但缺少對室內CO?含量的定量監(jiān)測技術，從而使控制帶有很大的模糊性；

(3)節(jié)水灌溉技術的應用正在不斷推開，但缺少對土壤水份的實時監(jiān)測手段，從而使灌溉技術停留在經驗水平；(4)科學、合理施肥是確保作物高產、降低成本的重要措施，雖然對土壤主要肥力參數可以進行化驗，做到測土配方施肥,但在設施環(huán)境條件下，做到實時監(jiān)測和控制還冇很大距離。.第四節(jié)未來我國農業(yè)工程學科的重點研究方向三、農產品產后處理、貯藏保鮮技術及其裝備的研-我國糧食每年由于收后處理不及時與貯藏技術落后，其損失高達5?10%,損失的糧食總量是可供養(yǎng)1億左右人口的溫飽生活？％

以由于果蔬不耐貯存，加之貯藏保鮮環(huán)節(jié)滯后，每年損失率高達30?40%,折合人民幣約750億元，幾乎可滿足2億人口的基本營養(yǎng)需求。危金以上說明，要想確保我國國民經濟的可持續(xù)發(fā)展，除了做好產量的各項工作外，還必須做好產后的處理和貯藏保鮮工作，不僅限于減少損失，同時還具有巨大效益。第四節(jié)未來我國農業(yè)工程學科的重點研究方向解決我國農產品產后處理、貯藏保鮮問題，應從以下三個方面入手：

二X.1、生產技術鬲創(chuàng)新

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&物謎高裝備水革土進一步完善新鮮"品流通冷鏈流通冷鏈指：產品一預冷一貯藏冷庫（產地）一冷藏運輸一周轉冷庫（銷地）一冷藏運輸一銷售冷柜一家庭冰箱。第四節(jié)未來我國農業(yè)工程學科的重點研究方向3.管理水平的提高鶴

腿(1)做到布局合理這里主要指農產品產地與貯藏地的合理配置關系。?(2)管理手段現代化要用現代傳感技術，質量監(jiān)測技術和計算機技術全面提升農產品產后處理貯藏保鮮的管理水平，其中糧食系統(tǒng)又是研究的重點。第四節(jié)未來我國農業(yè)工程學科的重點研究方向四、食品深度加工技術開發(fā)前景廣闊

程改革開放以來，我國的食品加工業(yè)有了飛速地發(fā)展,突出變化是：該 財?1.大量洋快餐紛紛來屮國落戶?2.大量含有多種營養(yǎng)成份，具有保健功能的食品相繼問世。