農業水土工程特點與相關教學的思考

董文財 周延 關英紅

摘 要：分析了農業水土工程專業研究對象的特點及我國農業水土工程專業研究生培養存在的不足。針對造成這種不足的原因提出了相應的對策，指出農業水土工程專業研究生應招收農田水利專業的本科生為主，同時加強農田水利專業本科生農業生態系統及植物生理生態相關知識的學習；建議各培養單位統一培養模式，同時設立研究生培養專項科研基金；各高校應加大對文獻數據庫建設的投入，或者進一步促進資源共享，為研究人員提供方便。

關鍵詞：農業水土工程 研究對象特點 研究生培養

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）03（b）-0200-02

水土資源作為經濟社會發展不可替代的基礎支撐，是我國現代農業建設不可或缺的首要條件。耕地逐年減少，水資源日趨短缺等一系列問題造成的糧食減產、區域地下水位大幅度下降、水土環境退化、土壤荒漠化等一系列與農業水土工程學科緊密相連的資源環境問題，正在制約著當前的社會經濟持續發展。如何促進我國農業水土工程研究發展和研究人員培養成為相關研究機構和高校亟待解決的問題之一。

1 農業水土工程的形成與發展

農業水土工程學科是研究水、土運移規律與持續高效利用的理論與技術，是合理利用農業水土資源，創造良好的農業水土環境，為農業可持續發展服務的科學。作為以地學、生物學、氣象學為理論基礎，以工程學為技術基礎的應用科學，農業水土工程學科在我國曾先后被稱為“農田水利”和“農田灌溉”，國際上普遍采用“水土工程”名稱，我國于1990年由國務院學位委員會學科評議組定名為“農業水土工程”。

農業水土工程是在農田水利工程基礎上發展起來的[1]。明代著名科學家徐光啟最早把西歐水利科學技術介紹到我國并在《農政全書》中系統地論述了農田水利有關問題，這是我國關于農業水土工程的最早著作。隨著農業生產的進步，農田水利作為一門科學逐漸形成，不斷完善，本世紀二三十年代，我國著名水利專家李儀祉先生主持興建了涇惠渠等關中大型灌溉工程開啟了以現代科學技術為基礎的農田水利科學。我國關于“農田水利”最早的解釋出現在李儀祉先生的《農田水利之合作》中。30年代中期李儀祉的《農田水利講義》和沙玉清的《農田水利學》，對“農田水利”作了進一步科學地概括，形成了我國農田水利科學的初步體系。40年代初我國出現了“農業水利”一詞。50年代以后，原蘇聯的影響起著很大作用。80年代以來，歐美的影響又逐漸增長，一些專家認為可以用“灌溉排水”來代替“農田水利”[2，3]。

早期的農業水土工程學科只是從水的角度出發，以水為出發點。隨著現代農業科學技術的發展，研究人員認識到“水、土、作物”三者是緊密相關的，應該將三者作為一個整體來研究，才能有效地發揮各自的作用。

近20年來，我國農業水土工程學科發展迅速，取得了一大批研究成果。西北農林科技大學農業水土工程學科，圍繞我國西北及干旱、半干旱地區的農業節水與水資源持續利用問題進行了諸多方面的研究。中國農業大學成立了中國農業水研究中心。2003年武漢大學的水資源與水電工程科學國家重點實驗室成立，河海大學的水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室也為農業水土工程學科的發展做出了積極貢獻[4]。東北農業大學、沈陽農業大學等高校相繼成立了農業水土工程專業。

2 農業水土工程研究對象的特點

農業水土工程的研究對象是以降水（灌溉）—土壤水—作物水—光合作用—干物質量—經濟產量的轉化關系和高效調控作為研究主線，從水分調控、水肥耦合、作物生理與遺傳改良出發，探索提高各個環節中水的轉化效率與生產效率的機理。就屬性來說，其屬于自然造物占主導地位，并受人為因素影響，是一種具有工程意義的自然過程，是人類農業生產歷史產物，其形成受人類農業生產科技進步支配。同時，作為一門單獨的學科又賦存于農業工程系統中，保持著與其他學科的相互依存和相互作用關系。

農業水土工程從根本上是以水的轉化效率和生產效率為基礎，以工程應用為目的的動態研究過程。農業水土工程領域具有多學科相互交叉、各種單項技術互相滲透的顯著特征。包括水利工程學、土壤學、作物學、生物學、遺傳學、材料學、數學和化學等多學科有機地結合。農業水土工程研究對象以及研究手段是復雜的，這種復雜性主要體現在以下幾點。

（1）研究對象的復雜。農業水土工程既要研究工程技術，又要研究包括農業水文學理論，流體力學與水力學理論，土壤物理學與土壤水動力學理論，地表物質（水分、溶質、泥沙）遷移與能量轉化理論，植物水分生理與抗逆性生理理論，農業氣象學理論，農田生態學理論等。必須將相關理論與農業水土工程的核心理論與技術相結合才能夠推動農業水土工程學科的發展。

（2）研究手段的復雜。為解決復雜現實的工程問題采取的實踐手段復雜多變，必須理論與實踐相結合。同時，不斷改進研究手段，這是一個動態的過程。農業水土工程學科研究手段的更新和新技術的應用，包括計機技術、核技術、信息技術、紅外技術、遙感技術、電測技術、示蹤技術、現代工程技術以及先進的灌排技術與設備的應用等，同時采用數值計算方法、系統工程學、模糊數學、應用隨機過程、系統動力學、信息論控制論、預測學與技術經濟學等方法，借助這些技術與方法，才能從整體上考慮水—土壤—作物—大氣之間關系，實現地表物質遷移與能量轉化的定量描述，才能科學地確定其調控方案使該領域由單純的實驗性質變為一門有較嚴格的理論基礎和定量方法的科學[5]。

（3）農業水土工程系統是開放性的。在其演化過程中不斷地有新學科的加入，這又影響著系統的演化行為。

（4）系統具有時間屬性。包括工程時間尺度，自然演替時間尺度，工程時間尺度既要關心其工程運營期間的穩定性，又受到自然演替時間尺度的限制，水—土壤—作物—大氣之間的能量轉換與傳遞屬于短時間的尺度問題。對于不同生長期的水—土壤—作物—大氣之間的能量轉換與傳遞又屬于長時間的尺度問題。

（5）存在著控制性條件。從水分調控、水肥耦合、作物生理與遺傳改良出發，探索提高各個環節中水的轉化效率與生產效率的機理。可以利用植物本身生理功能調節和挖掘植物本身的節水潛力；利用現代信息技術，開發作物水分信息采集與精量控制灌溉技術，提升傳統節水技術的現代化水平；利用現代新材料技術，解決節水設備與產品研發中的材料與工藝問題，提升節水農業關鍵設備與重大產品的技術水平；推進常規節水技術的標準化、規范化、模式化、定量化和集成化，促進其大規模的應用，充分挖掘其節水的效果；在高效利用常規水資源的前提下，進一步挖掘劣質水、天然雨水等非常規水資源的利用潛力[4]。

3 農業水土工程專業教學不足及對策

通過對農業水土工程專業研究對象的特點和現代高校本科生、研究生的培養模式分析可知，農業水土工程專業研究生的培養存在嚴重不足。現針對存在的不足，分析其產生的原因并提出相應的對策。

3.1 本科教育與研究生教育脫軌

本科階段各專業劃分明顯，即使存在交叉也多是專業基礎課上的共享。例如農田水利專業就很少涉及土壤學，植物生理學，生態學等農業水土工程研究生必須具備的專業基礎知識。這些知識的獲得要等到研究生階段才能夠接觸，這就導致問題的出現，如植物生理學，生態學的基礎課程沒有學習，影響這兩門課程的學習效果。農業水土工程專業研究生各相關專業本科生都可以報考，導致研究生知識結構不同，偏農學的本科生報考農業水土工程專業研究生，雖然在土壤學，植物學，生態學方面基礎較好，但是水利和數學等就成為了制約其發展的瓶頸，因為偏農學的本科生在本科階段數學學習要求相對較低，水利方面的知識更是難以接觸。農業水土工程專業是以水分在土壤—植物—大氣中的運動為主要研究對象，以期達到農業水土資源的高效利用，在這個系統中，水分由土壤向植物的運動規律起關鍵性作用，農田水利專業本科生從事農業水土工程專業研究在知識儲備上占優勢，建議農田水利專業的本科生報考農業水土工程專業研究生，同時加強農田水利專業本科生農業生態系統及植物生理生態相關知識的學習。康紹忠在1993年建議在有條件的高校試辦農業水土工程專業本科班[5]，這將大大提高農業水土工程專業研究生的質量。

3.2 教育資源分配不均

作為科研人員，研究生指導教師所承擔的科研項目數量和研究內容是不同的，甚至一些導師沒有科研項目，科研經費不足，從而影響了學生直接參加科研課題的機會。這一差別不但在各高校之間存在，在同一所高校或研究機構內部區別也很大，造成教育資源分配不均。建議全國統一設立專門的研究生科研基金，用于研究生的培養。另外，各高校農業水土工程專業研究生課程設置區別很大，1992年康紹忠在他的文章中提出應在農業部所屬教材編審委員會下設立農業水土工程專業教材編審小組，討論全國農業水土工程專業研究生教材的統一編寫問題及有關課程的教學大綱，這一舉措有利于農業水土工程專業研究生培養質量的提高。

3.3 學生掌握學科前沿不充分

學生從本科階段進入研究生學習，學習方式需要有一個轉變過程，現行的本科學生教育模式過于強調已有知識的傳授，缺乏對未知領域的開拓和思考，本科灌輸式教學使得學生只能被動地接受知識，制約其思考的主動性和探索性，研究生階段只有主動探索性學習才能夠完成相應的知識儲備，這就造成了部分學生過渡時間較長，開始進入探索性研究階段還沒有完全掌握本領域的前沿。我國部分院校存在2年制碩士研究生，培養時間過短，研究生質量在時間上難以保證，建議農業水土工程碩士研究生采取3年制培養方式。我國大部分高校文獻檢索能力有限，教師和學生不能獲得本領域國際最新研究成果，建議各高校加大對文獻數據庫建設的投入，或者進一步促進資源共享，為研究人員提供方便。

面對日益嚴峻的水土資源狀況和糧食危機問題，要求在高等學校進行教學改革和探索，培養適應時代需要、高水平的農業水土工程學科人才，為解決我國國民經濟可持續發展以及生態安全等重大戰略問題做出應有的貢獻。

參考文獻

[1] 熊運章.中國農業水土工程學科探源[J].西北高等農林教育，1994（增）：155-158.

[2] 熊運章.中國農業水土工程學科的發展[J].西北農業大學學報，1994，22（增）：1-5.

[3] 熊運章，康紹忠.中國農業水土工程學科及其發展預測[J].農業工程學報，1996，12（4）：6-9.

[4] 王鐵良.我國農業水土工程學科的發展與創新[J].沈陽農業大學學報，2006，37（5）：673-676.

[5] 康紹忠.農業水土工程學科的任務與發展趨勢[J].農業工程學報，1993，6（2）：26-32.