【农学课件】第四章农业工程与可持续发展

第四章农业工程与可持续发展第一节关于农业工程的概念第二节农业工程学科典第三节农业工程与可持续发展的关系第四节未来我国农业工程学科的重点研究方向第四章农业工程与可持续发展伺％第一节关于农业工程的概念怎一、关于工程的定义（Engineering）1.工程指消耗人财物建造起来的，具有某种特定功能实体的过程统称为工程。（杨广林：《农业系统工程》，1984年）广燄■2.工程指：“相互联系的事物合理地加以组织安排，以求更好地完成某项给定的功能或任务。"（余友泰：《农业机械化工程》，1987年）既第四章农业工程与可持续发展伺％第一节关于农业工程的概念怎一、关于工程的定义(Engineering)上述两个定义虽表述方式有所不同，但其本质是兰样的，即工程必须是人工制造的系统，而且有明确的目的和功能。宀.由此看来，人类的一切生产活动，都带有工程的性质。也正是由于人类不断地创造新的工程，才推动人类社会不断地向前发展。

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乌第一节》关于农业工程的概念二、关于农业工程的定义农业工程的定义可分为广义和狭义两种情况广义而言，农业工程是指与农业生产有关的各项工程的总和。

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勺具体来讲:它包括与农林牧副渔各业生产有关的产前、产中、产后各项工程活动；狭义而言，则重点指种植业的有关活动。

%因为农业是广义农业，农业工程应该取户义概念。%洛第四章冬业工程与可持续;畧展*

第二节匐k工程学科%一、农业工程学科发展简史

%农业工程作为一门学科，被认为是在1907年美国农业工程师学会(ASAE)成立之时才正式确立的。但我国采用农业工程这一名称却时隔了70多年时间。我国农业工程发展史大体可分为三个阶段：第二节农业工程学科一、农业工程学科发展简史1.学习美国时期国

兔我国最

接受农业工程学科教育是从1932年开始的,当时在南京金陵大学农学院聘请美国康乃尔大学农业工程硕士林查理开设了《农具与工艺》和《机器与动力》(Agriccultrual

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power)课程；1936年正式在农学系内设立农具组，并可招收本科生和硕士研究生。

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第二节农业工程学科.一、农业工程学科发展简史%1.刼美国时期%%1945年美国万国(International)农机公司向中国教育部提供奖学金，一共招收20名中国研究生赴美国攻读农业工程硕士学位。这些人基本都在1947、1948年或在新中国成立初期回国，成为新中国农业工程高等教育和科学研究的骨干力量，为中国农业工程学科的发展做出了重大的贡献。第二节农业工程学科一、农业工程学科发展简史1.学习美国时期-%1947年通过邹秉文博士等人的倡议，得到美国万国农具公司董事长麦考米克的支持，由美国政府派四名农业工程专家来中国协助发展农业工程教育与科研工作。这四名专家中，韩珊到南京金陵大学，斯通到南京中央大学，戴维逊和麦考来到南京中央农业研究所。金陵大学1949年培养第一批农业工程专修科学生，1950年培养出第一批本科学生。

鬼1949年就培养出第一批本科生。

%,第二节农业工程学科一、农业工程学科发展简史2.学习原苏联时期1949年中华人民共和国成立，开始全面学习苏联。在毛主席提出“农业的根本出路在机械化”和“水是农业的命脉”的指导下，借鉴原苏联的经验，全国各农业院校相继创办了农业机械化、农田水利化和农业电气化等系或专业。

%农业工程概念开始逐渐被关注O第二节农业工程学科一、农业工程学科发展简史筮3.籟普展时期%%十一届三中全会以后，一些从事农业工程事业的老

专家，在认真研究分析国内外农业发展的经验后，一致向国家有关领导建议建立我国的农业工程学科。当时的国家科委接受了这个建议，决定成立农业工

程学科组，并将农业工程学科列为国家发展的25个新学科之一，为农业工程学科的大发展奠定了坚实的基础。第二节农业工程学科一、农业工程学科发展简史从1978年以后，农业工程学科发展极为迅速，具体表现在全国各高等农业院校的农业机械化系相继更名农业工程系，以后随着学院更名为大学，农业工程系又改名农业工程学院。% .

%1979年中国农业工程学会正式成立，1979年，经国务院批准在农业部隶属下，建立中国农业工程研究设计院。2001年上半年，国家正式批准中国农业大学、、吉林工业大学等一些大学具有农业工程一级学科博士授予权。

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%。第二节农业工程学科二、农业工程学科的研究内容0%从一般概念出发，农业工程学科是一门综合应用工程生物、信息和管理的科学原理与技术，为农业和农村经济的发展、资源合理利用服务的工程技术学科。工程:I

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M管理:母第二节农业工程学科二、农业工程学科的研究内容0%从以研究内容上来讲，农业工程学科是以生物体、有机物、农业资源环境及有关工程装备技术为主要研究对象，研究农业生物繁育、生长与产后处理工艺所需的机械与装备、

设施与环境、资源科学利用、现代生产技术的集成与管理，以及检测与自动化控制技术的应用等内以上这些内容可具体分为以下六个学科分支:第二节农业工程学科二、农业工程学科的研究内容

烫1、农血尬枫化工程该分支主要研究农业机械化生产过程的新工艺及其装备，机械化生产的科学组织与管理，农业机械化发展战略及规划的制定等。硕士研究方向:农业机械化生产与管理（农业机械化软科学）农业机械设计及理论（农业机械化硬科学）%第二节农业工程学科二、农业工程学科的研究内容烫2.农业生物环境与能源工程%该分支主要研究农业机械化生产过程的新工艺及其装备，机械化生产的科学组织与管理，农业机械化发展战略及规划的制定等。该分支主要研究两个方面内容：一是研究设施农业系统

屮环境因素与动植物生长繁育相互作用规律及其调控手段与工程设施，为棚室设计、新材料新工艺应用，环境因素的调控、光能优化利用等；二是研究农业废弃物处理与综合利用的技术与装备、研究生物质能源的开发利用技术。°第二节农业工程学科0%二、农业工程学科的研究内容3.农业电气化与自动化工程災杨该分支主要研究电器设备的原理与使用的调整、维修技术；研究自动控制技术在农业工程中的应用；研究工程设计中与电有关的规划、设计；研究农村屯网的规划、设计、管理与综合自动化技术。第二节农业工程学科二、农业工程学科的研究内容0%4.农业水土工程（农业水利工程）

%该分支主要研究农业生产中水、土、植物间的相互关

系；研究水土流失的防治技术；研究水、土、资源的合理利用技术；研究节水、节能、高效的农业灌溉技术与装备；研究田间，流域水利工程的规划与设计等。第二节农业工程学科二、农业工程学科的研究内容0%5.农为坤收获后处理我术.

鷲由于农产品的多样性，一般而言，农产品收获后的处理技术分：干燥处理技术、保鲜贮藏技术、清选分级与包装技术。农产品收获后处理技术就是针对上述三个方面的内容，专门研究加工工艺及其设备，达到提高农产品品质，降低损失，提高商品率。怎厶第二节农业工程学科二、农业工程学科的研究内容

0%5.农为坤收获后处理我术.

鷲由于农产品的多样性，一般而言，农产品收获后的处理技术分：干燥处理技术、保鲜贮藏技术、清选分级与包装技术。农产品收获后处理技术就是针对上述三个方面的内容，专门研究加工工艺及其设备，达到提高农产品品质，降低损失，提高商品率。悬以上五个分支基本含盖了农业工程学科的主要内容，随着科学技术的飞速发展，以及学科间横向联系的不断加强，农业工程学科的内涵还将不断扩大。&第三节农业乎程与可持续发展的关系旻施可持续发展战糸输及到社会大系益畧个领域的协调与配合。就农业可持续发展来讲，农业工程学科具有不可替代的作用。恳

"经济可持续发展农业工程资源可持续利用环境保护与改善第三节农业工程与可持续发展的关系农业工程与农业可持续发展的三个目标都有着直接的影响关系。因此我们有理由认为，农业可持续发展正是农业工程所追求的目标。这是因为，农业工程学科从它创立之初，就是把合理利用农业资源，改善农业生产全过程的环境条件，最大限度发挥农业生产潜力，为充分满足人口日益增加及生活水平不断提高的需求作为自己的奋斗目标。%<第三节农业工程与可持续发展的关系从图4-1我们可看出，环境保持与改善是基础目标，环境保护与改善做好了，才能确保资源可持续利用，资源可持续利用才能为经济可持续发展奠定基础，经济可持续发展了，又对环境保护与改善提出更高的要求。因此，农业工程的研究重点也应该放在环境保护与改善上ffiovv

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vv这种认识我们还可通过具体工程技术的功能划分得到印证，如图4.2所示。

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％农业第三节农业工程与可持续发展的关系士壊聲整地技术土塚深松技术合理施肥技术防止水士流失技术草原改良技术集水工程技术节水灌源技术地技术毙源回收技术秸秆还田技术根荏还田技术污水处理技术节餞工程技术森林保护与豈农林田技防术护林叔划大械工卷技术温室工程广”R第三节农业工程与可持续发展的关系展诗价指标与改善经济可持续发展X侦陌測茨不护发病虫害飴治技术二貂孑包衣技术「|杂車防治技术农田柿工穆技术人工降雨技术人工防宼技术』农业建组工程技术农业茂弃物处理与缘合利用技术种孑加工技术精漫播种技术=农产品收获技术□农产品勤蔵保鲜技术农产品糖"精加工技术栩酬技术毓合理利用技术科学管理技术新能源开发技术二，程技术集第三节农业工程与可持续发展的关系在图4.2中，我们列出了农业工程技术集中共计36

项与农业发展密切相关的技术，其中有13项与资源可持续利用密切相关，有24项与环境保护与改善密切相关，有

10项与经济可持续发展密切相关。公总之，农业工程技术是实施农业可持续发展战略的重要支撑条件，特别是在当今世界面临着人口增长的巨大压力，资源与环境遭到严重破坏的情况下，坚持实施依靠工程技术要素的投入代替传统的扩大资源投入的模式，就是农业可持续发展的必然选择。2.♦农业水」不断进步，为节约资源，提高资源利用效率，建立高产、稳产农田做出了巨大贡献。

F:odm20世纪是生产方赛i1.农业机现代农业装备件实践。第四节未—I200-厂1气吸嘉馬机I黑毋江肯勃农机械有/责任公司第四节未来我国农业工程学科的重点研究方向农产品收获后贮藏、保鲜与加工技术的不断完善，为最大限度地减少损失，同时确保消费者对高品质农产品需求与不断开拓生物产品新领域，促进农产品增值产业的快速发展做出了巨大贡献。

4农业建筑与生物环境工程科技进步，推动了现代设施园艺与工厂化养殖的规模化生产。成为20世纪末最富生机的发展领域之一。

丿啷农业电气化在农业中应用的迅速普及，使得自动化、信息化技术更加广泛地利用于农业装备与过程管理，为农业现代化做出了巨大贡献。

％：第四节未来我国农业工程学科的重点研究方向进入21世纪后，随着全球经济一体化进程的加快，以及以知识经济为特征的新技术革命的高速发展，为我国农业工程学科的发展既带来了机遇，也带来了挑战。具体讲，未来我国农业工程学科的重点研究方向应是：洛s

八A八A/第四节未来我一、农业机械等装代就开始将电子产品的安全控制、播种D康拜因收获时产量的与控制系统等。从而使降低了作业成本，气：3凱席肅第四节未来我国农业工程学科的重点研究方向到了20世纪90年代以后，他们又开始了田间自动导航、机器视觉与农业机器人的研究，从而使农业机械等装备技术向更高级智能化方向发展。。%为适应农业新技术革命发展的需要，在相当长的一段时间内，我国将集中力量推进农业机械等装备技术向智能化、机电一体化方向快速发展。贝龙H■•衣机抱角■廃任公印第四节未来二、工广化设施高的要求&明近十多年来,------整体来看科技含具体表现在设施先力劳动，另外环用。因此，围绕设施农业的发展，今后农业工程技术应用与创新将重点做好以下两方面工作：

*第四节未来我国农业工程学科的重点研究方向1.设施超小型农业机械系列产品的开发与应用研究。毎

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為^目前，适合设施环境条件下超小型农业机械几乎是空白，致使大部分生产活动都靠人工去完成，这不仅是繁重的体力劳动问题依然存在，更重要的是影响劳动生产率的提高，造成劳动成本增加。y刖加快设施超小型农业机械系列产品的开发与应用研究是农业机械化工程的迫切任务之一。电第四节未来我国农业工程学科的重点研究方向环境控制工程技术的开发与应用研究环境温度的控制多数情况下仍停留在采暖增温，通风降温的水平，而缺少作物对环境温需求规律的全而认识，并及时进行动态监测和动态控制； % &在不少温室中较普遍应用了CO?发生器装置，但缺少对室内CO?含量的定量监测技术，从而使控制带有很大的模糊性；

(3)节水灌溉技术的应用正在不断推开，但缺少对土壤水份的实时监测手段，从而使灌溉技术停留在经验水平；(4)科学、合理施肥是确保作物高产、降低成本的重要措施，虽然对土壤主要肥力参数可以进行化验，做到测土配方施肥,但在设施环境条件下，做到实时监测和控制还冇很大距离。.第四节未来我国农业工程学科的重点研究方向三、农产品产后处理、贮藏保鲜技术及其装备的研-我国粮食每年由于收后处理不及时与贮藏技术落后，其损失高达5〜10%,损失的粮食总量是可供养1亿左右人口的温饱生活？％

以由于果蔬不耐贮存，加之贮藏保鲜环节滞后，每年损失率高达30〜40%,折合人民币约750亿元，几乎可满足2亿人口的基本营养需求。危金以上说明，要想确保我国国民经济的可持续发展，除了做好产量的各项工作外，还必须做好产后的处理和贮藏保鲜工作，不仅限于减少损失，同时还具有巨大效益。第四节未来我国农业工程学科的重点研究方向解决我国农产品产后处理、贮藏保鲜问题，应从以下三个方面入手：

二X.1、生产技术鬲创新

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&物谜高装备水革土进一步完善新鲜"品流通冷链流通冷链指：产品一预冷一贮藏冷库（产地）一冷藏运输一周转冷库（销地）一冷藏运输一销售冷柜一家庭冰箱。第四节未来我国农业工程学科的重点研究方向3.管理水平的提高鶴

腿(1)做到布局合理这里主要指农产品产地与贮藏地的合理配置关系。♦(2)管理手段现代化要用现代传感技术，质量监测技术和计算机技术全面提升农产品产后处理贮藏保鲜的管理水平，其中粮食系统又是研究的重点。第四节未来我国农业工程学科的重点研究方向四、食品深度加工技术开发前景广阔

程改革开放以来，我国的食品加工业有了飞速地发展,突出变化是：该 財・1.大量洋快餐纷纷来屮国落户・2.大量含有多种营养成份，具有保健功能的食品相继问世。