鄉村振興與農業工程學科創新

傅澤田 張海瑜 張鵬 馬云飛

引言

現代意義上的學科是16世紀文藝復興之后開始出現的，經17、18世紀的科學革命，特別是第一次產業革命后，綜合性的知識體系逐漸以相對獨立的研究對象和產業領域加速分化，不斷演化發展為不同門類的學科體系。相比以其他工業領域為研究和服務對象的一般工程類學科而言，農業工程成為具有完整體系的學科的歷史并不很長，1907年美國農業工程師學會的建立被認為是農業工程作為學科的開端。一百多年來，在科技革命、產業革命和社會發展形態與結構變革的推動下，農業工程經歷了一系列學科調整、完善和創新的過程。從世界范圍來看，今天的農業工程學科已從早期以提高農業勞動生產率為重點的農業機器、動力、設施和工具系統的開發研究，逐步擴展到了更加廣泛的動植物環境工程、農業生態系統、農村能源綜合開發與利用、生物系統工程、農業航空、農副產品加工、水土保持與灌排系統、農業機械化、電氣化、自動化、信息化、智能化、農用機器人和綜合農業系統及其管理工程等領域。而且，這種學科調整與擴展的趨勢仍在不斷強化。當下，農業工程學科正在迎來一個新的發展階段，面臨著又一次大調整、大變革和大發展的歷史機遇。

鄉村振興作為一項長期性全局性的國家戰略，對農業農村的全面發展和現代化進程具有統領性的指導意義。因此，一切涉農學科的學科建設、人才培養和科技體系構建都不能不對此做出符合時代發展要求和學科創新內在規律的主動性回應。農業工程學科擔負著為農業農村現代化提供工程與管理人才保障和相應科學技術支撐的重大歷史責任，更需要抓住機遇，與時俱進地推動自身學科體系的完善、調整、優化和創新。本文旨在通過對鄉村振興戰略在目標、任務與實施環境的分析，解析其對農業工程學科創新調整的影響及需求，以期為正在開展的新一輪農業工程學科建設提供方向與路徑優化的參考。

1 對新一輪學科調整的分析與回顧

眾所周知，學科專業發展及其分化調整和改革創新的主要推動力來自3個重要方面：1）科學知識的積累式爆發增長和革命性的新知識體系的產生;2）多學科交叉融合與相關產業、工程和技術在理論和方法上的突破而引發新的技術革命;3）社會經濟發展形態和產業結構發生重大調整，發展模式出現巨大變化。進入21世紀以來，人類社會在生命科學、信息科學、認知科學和材料科學等多個領域都出現了重大突破;與此同時，數字技術、計算機及信息網絡技術、納米與材料工程、細胞與生物醫學工程以及人工智能、大數據技術等新技術引領了全方位的產業革命和技術進步，由此催生了一大批新興交叉學科的產生，為新一輪學科調整與創新注入了強大動力。更為重要的是，中國正面臨著重大社會轉型和經濟形態與產業結構的全面升級，農業農村現代化進程全面提速，中國式的現代化道路與模式不僅引起世界性的關注，而且成為未來發展的現實課題。鄉村振興戰略正是在這樣的時代背景下提出來的，可以說農業工程新一輪學科調整與創新的各種促進因素出現了歷史性的匯集，時代呼喚其學科體系的擴展與創新。

2017年以來，在教育部的推動與指導下，以新工科、新農科、新理科、新文科和新醫科建設為標志的新一輪學科創新與調整相繼啟動。農業工程學科因其既涉工又涉農的特性，處在學科交叉融合的集中點上，這使其在學科擴展與創新的內涵及方向上具有更大的創新空間。然而，從各高校應對新工科、新農科調整和增設新的學科及專業的實踐上看（表1），當前人們關注的重點，較多地集中在通過如人工智能、大數據、生物系統工程等新技術和新方法提升與改造原有學科專業的工具體系，使其研究和服務對象范圍擴大到某些新興領域的交叉集合上。相對而言，對鄉村振興這一國家重大戰略需求和未來農業農村現代化發展道路的擴展及其資源依托與體制模式升級的巨大調整的研究則顯得比較欠缺，針對性也遠遠不足。盡管教育部有關部門在針對新農科建設的方向選擇時明確表示：將研究制定《新農科人才培養引導性專業目錄》，并提出用生物技術、信息技術、工程技術等現代科學技術逐步改造升級現有涉農專業;布局和新建智能農業、農業大數據、休閑農業、森林康養、生態修復等新產業新業態急需的新專業;調整淘汰不能適應農林產業發展、社會需求變化的老舊專業，因地制宜培育農林特色優勢專業集群。但目前各高校對新工科、新農科建設在智慧農業、智慧林業、智慧漁業、智能農業裝備和引入大數據技術改造原有學科專業內容上應對較多，而對鄉村振興和國家社會發展形態、產業結構升級與涉農和農業工程學科創新的關系則重視不夠，反應滯后。

2 鄉村振興戰略的實施為農業工程學科的創新與拓展開辟了新空間，提出了新要求

鄉村振興戰略立足從根本上解決城鄉差別和鄉村發展不平衡、不充分的問題，從較長的歷史跨度上全面規劃了農業農村現代化的階段目標、發展方向、主要任務、實現路徑和措施保障。其布局之宏大，體系之全面，任務之明確，內涵之深刻，都是前所未有的。鄉村振興是一個整體性概念，也是一個層次分明的政策體系，其內在邏輯十分清晰。即農業農村現代化是總目標;農業農村優先發展是總方針;產業興旺、生態宜居、鄉風文明、治理有效、生活富裕是總要求;建立健全城鄉融合發展體制機制和政策體系是制度保障;產業振興、人才振興、文化振興、生態振興和組織振興是總任務。它所展示的戰略全景與建設路線與以往的“三農”工作方針政策相比，既有繼承性，又有擴展性。其中，一個較大變化是把對涉農領域的發展要求和實現現代化的目標任務從以單一的農業產業為主擴展到了農村經濟社會發展的全域和全局;把解決“三農”問題的資源依托從過去的耕地、草場、養殖水面等經濟資源層面擴展到了整個鄉村國土空間;把推進傳統農業改造的歷史任務和責任范圍從過去生產和經濟領域為主擴展到了農村生產、生活、生態的全領域與全過程;把農業產業化和鄉村城鎮化的發展路線從傳統的工商業向農業、城市向農村的單向流動轉變為一二三產業融合，城鄉協同發展;把以經濟發展為中心的農業農村管理體系拓展為經濟、社會、生態綜合協調的現代治理體系與治理結構建設。如此廣泛而深刻的重大戰略調整和宏大發展格局，對相關的高等教育和專業學科建設產生了巨大影響和全方位的推動;自然也為農業工程科技創新與專業拓展提供了長久的外在推力與內生動力，為農業工程人才培養與科學技術體系重構開辟了廣闊的發展空間。

3 農業工程技術體系的開發推廣將從農業生產領域向依托農業農村資源而形成的多產業融合多業態疊加延伸

產業興旺是實現鄉村振興的首要條件，這既包括農業產業的興旺，也涵蓋了一切衍生于鄉村生產空間之上的其他產業和新生業態。

現有農業工程技術手段，已經廣泛運用于種植業、養殖業和設施農業領域，并為各種農業生產活動提供了大量農業機械、裝備、設施和農村能源綜合利用技術，這對提高農業勞動生產率、土地生產率、資源利用率和保障糧食安全發揮了重要作用。但是，由于資源稟賦和發展條件的限制，受制于人多地少、區域發展不平衡，農業勞動力向非農產業轉移，實現充分就業的制約因素仍然較多，中國整體的國家工業化和農業現代化進程尚未完全實現。在這種情況下，小農戶經營模式將在許多地區長期存在。無論從全國平均水平，還是經濟發達地區來看，農業勞動生產率僅是第二和第三產業的20%左右，農業產業增加值占比與農業就業勞動力占比長期保持著3倍以上的巨大差距（表2）。鄉村振興戰略把產業興旺放在未來農村發展要求的首要地位，就是基于現階段大部分地區單純依靠農業產業提高勞動生產率和增加農民收入的空間極為有限，農村勞動力大規模向城鎮與非農產業轉移的條件和通道并不通暢的現實，提出了依托農業農村各種資源，全面發展多產業融合、增加各種農業生產空間上的新業態、延伸和拓寬農業產業鏈的新要求。

當前，依托農業農村資源發展多產業融合多業態疊加和延展農業產業鏈的方面很多。例如，農村電子商務已經成為實現農產品消費需求與生產供給直接對接的新興產業，它極大地縮小了農產品走向各類消費市場的空間距離，降低了農產品交易成本和生產風險。2019年，全國縣域電商零售額為30 961.6億元，農產品網絡零售額達到2 693.1億元。農村電商融合了農產品從生產到初級加工、分級、包裝、倉儲、物流、銷售及服務配套等全產業鏈，迫切需要農業工程學科在農村信息通訊、電力系統和物流基礎設施建設等方面提供科技和人才保障;在電子交易平臺建設、農產品加工及質量標準化體系和品牌建設、倉儲物流體系等環節為農村電子商務的發展提供全面的技術與人才支撐。

再如，鄉村文旅和休閑康養產業是典型的農業與第三產業交叉融合的新業態，對于拓寬農民就業渠道、消化吸收農村剩余勞動力、提高農產品附加值、改善農村環境和保護自然生態資源等有著重要的經濟、社會和生態意義。但與城市旅游文化產業不同，農村文旅、休閑和康養產業目前還是一個分散在基礎設施配套不全、空間相對狹小的鄉村初級產業集群。要建設集食、宿、行、游、玩、養于一體的具有長久生命力的產業聚集形態，就需要在產業體系設計、區域功能規劃和旅游康養設施設備等方面發展專業化、標準化的科技與人才支持體系以及相應的配套設備工具等。農業工程學科理應在這些方面及時填補相應技術與人才短缺的空白，開辟相關產業設施裝備系統研發的學術方向。

未來鄉村文旅、休閑和康養產業將把鄉村中如庭院經濟、農產品加工、旅游禮品和民宿餐飲等一系列經濟環節聯結成一體，將諸多產業形態形成一種多業融合、消費層次多元的農村農業新型產業鏈條。這是相當一部分耕地資源緊缺地區農業產業鏈由低端向高端轉化，由單一產業向一二三產業融合發展的重要方向。相應地，農業工程學科則應該面向這些新產業和新業態發展需求，在鄉村區域規劃、新生業態系統功能設計、配套設施建設和服務體系優化等方面進行深入的理論探索、技術研發和工程規范建構，為鄉村振興戰略指導下的農業農村現代化提供更加符合時代發展要求的科學技術支撐。

4 農業工程人才培養與科研體系建設要面向鄉村生產生活和生態系統構建的全領域全過程

鄉村振興戰略的展開已將解決“三農”問題的視野從以農業產業為主擴展到了鄉村全產業;從以農業生產領域為重點，擴大到了鄉村生產、生活、生態的全方位和全過程。其重要特征是把鄉村國土空間作為農業農村現代化的資源依托與產業開發對象，推動一二三產業融合，城鄉一體化協同可持續發展。與此相對應，其對農村勞動者的整體素質和管理者隊伍的知識結構也必然提出新的要求;對支撐其高效運轉的生產技術體系也一定會產生更為廣泛多元的知識供給與科學技術創新需求。

鄉村振興戰略在實踐中的另一個特點是既突出“產業興旺”這個關鍵點，又兼顧“生態宜居、治理有效、鄉風文明、生活富裕”這些發展面;既強調產業融合、城鄉一體、生產生活生態體系綜合治理，也注重農業農村優先發展，保障國家糧食安全和食品安全;既有對加快推進農業農村現代化的目標落實與措施配套的部署，又提出了在農業生產條件改善，提高勞動生產率、資源開發利用率，農民收入增長，鄉村居住環境改善，基礎設施建設，自然生態保護與利用，鄉村社會治理體系與治理能力建設等方面協調統籌的明確要求。因此，對于農業工程學科來說，這些新問題的出現都是難得的歷史發展機遇。因為，鄉村振興戰略對上述領域新知識、新技術、新學科的廣泛需求，在很多方面都離不開農業工程學科為其提供可靠的人才與科學技術供給。在具體的學科建設與創新實踐中，這種學科專業的拓展與改革也必然對應著新專業的開設，新的課程體系和科研方向的增加，以及相應的人才培養方式上的調整與完善。

近年來，許多地區已經提出了如何把綠水青山變成金山銀山;如何依托農田原野與村舍庭院發展鄉村休閑觀光與文化創意產業;如何使鄉村的“生態宜居”突破原有村落規制，按照“產業興旺、生態宜居、治理有效”的要求重新規劃布局等問題。

5 農業農村各產業及鄉村系統性建設要與城鄉融合發展和推進治理體系與治理結構現代化的需求對接

鄉村振興戰略的實施不僅需要“硬科技”的支撐，也離不開“軟科學”的助力。農業工程學科體系中原本就包含著與農業、經濟、資源環境和管理科學理論學科分支;也涵蓋了對農村區域發展進行戰略規劃與政策分析的研究方向及相關課程。這些學科、專業和課程就是為解決農業現代化建設和農村發展過程中的組織構建、工程實施、技術路線設計與設施設備優化配置等問題而設置的。如利用運籌學、控制理論、經濟計量學、系統分析、投入產出分析、系統模擬等理論和方法，研究農業農村區劃規劃、發展戰略和農業生產力布局;農機具優化設計與合理配套配備;村鎮規劃、農村建筑設計、土地合理開發利用、水利工程設計及優化等。而鄉村振興戰略的實施則在更大范圍內提出了對相關交叉學科和新興學科的知識需求，為農業工程學科與其他學科的融合以及新學科方向的孕育創造了廣闊發展空間和有利條件。從鄉村振興戰略所提出的發展目標與重點任務來看，未來與農業工程科學技術運用、工程項目規劃建設、組織管理體系構建和發展戰略與政策分析相關的“軟科學”范疇將進一步擴大。特別是在鄉村多產業融合多業態疊加、新型鄉村生產空間營造、農村文旅休閑康養產業規劃設計、基礎設施配套、村容村貌改造、農村基層政務系統與社會管理系統運行管理和新型鄉村社區規劃建設等方面，將出現農業工程學科與生態科學、環境科學、地學、藝術設計學、法學、社會學等不同學科的廣泛交叉融合，從而形成對原有農業工程學科體系擴展與創新的有利條件和廣泛需求。

鄉村振興戰略對未來農業農村現代化在經濟、社會、文化與生態建設的各領域都提出了明確的發展目標，規定了重點任務、技術路線和時間進程。農業工程學科發展必須要與鄉村振興的總體規劃和部署有效對接，并在廣闊的國土空間上，分區域、分階段、有針對性地面向豐富多樣的現實需求和具體的發展環境條件，遵循學科創新內在的發展規律進行調整、改革和完善。目前，各高校積極推進的新工科與新農科建設規劃，正是農業工程學科在新的歷史條件下創新發展的有利時機。與其他工程技術學科相比，農業工程學科不僅與生命科學、環境科學、生態學這些自然科學領域的學科有著廣泛的交叉融合，而且與經濟學、管理學、社會學、法學和藝術科學等也有諸多的交叉點。這是因為其科學體系的研究與應用對象，既包括具有自然屬性的土地、氣象、江河湖海、動植物等，也包括諸如農業現代化、城鎮化、信息化，鄉村經濟社會組織運作模式和優化管理，鄉村生產空間、生活空間與生態空間的營造及運作等社會科學范疇的課題。這就更加突顯了農業工程學科人才培養規格和知識體系結構的特殊要求，也映襯了其對鄉村振興戰略全面實施所擔負的重大責任與歷史使命。

6 鄉村振興視域下農業工程學科創新的重點方向

通常情況下，由新的科技革命引發的學科交叉融合，更多地體現在學科的內部結構與技術體系、研究手段和方法工具系統的升級改造方面，相應的學科創新和調整并不改變學科研究對象性質或產業服務的領域范疇。而由于社會發展形態、經濟結構調整和動力機制變革帶來的學科調整與擴展，首先改變的是學科研究對象范圍與性質，以及學科服務領域的擴大、知識體系的重構和方法手段的升級。在許多情況下，還會出現學科變革與創新的多種動力機制相互交叉和融合共存的局面。總體來看，目前農業工程學科現有專業和二級學科研究方向在應對鄉村振興戰略需求和主要任務的科技支撐上，還存在著短板和支撐能力不足問題。針對未來農業農村現代化道路拓展、資源依托范圍擴大、城鄉觸合發展、多產業融合多業態疊加、鄉村生產生活生態系統耦合關系、鄉村治理體系與治理能力現代化建設等新事物，農業工程的整體學科體系需要擴展自身的知識體系與研究方向，在人才培養上需要構建新的體系。因此，根據現有的學科基礎，在“十四五”期間農業工程學科創新可在以下幾個方面展開。

1）農村電子商務工程

簡單地說，農村電子商務是一種新興的涉及農產品全產業鏈的商務模式。其對農民就業增收、精準扶貧、農業農村產業轉型升級、鄉村產業融合等方面，有著重大的促進和推動作用。農村電商在下個五年計劃期內將達到10萬億級以上的市場規模，但現有的農村電商受農村網絡基礎設施不配套、物流體系不健全、專業人才缺乏、農產品生產和營銷規模化、標準化水平偏低以及服務業態不完善等因素制約，存在發展無序、運營效率低下、以及評價體系缺失等問題。新興的農村電子商務工程學科特點是：它將融合農業工程學科中已有的農業裝備工程、信息與電氣工程、農產品加工與貯藏工程的研究方向，吸收現代物流工程、農業經濟管理、電子商務與市場營銷學等專業知識，在農業工程基礎理論與學科體系的框架下，圍繞農村電商基礎設施建設、農村電商平臺設計及運營模式開發、農產品生產及加工體系質量控制、電商物流體系和公共服務平臺規劃等方向，進行相應的專業規劃與學科擴展。

2）鄉村景觀營造與維護工程

鄉村文旅、休閑觀光、保健康養、文化創意等新興業態已初現端倪。這些新興業態的出現突破了原來關于農業農村發展和產業布局的知識支撐體系架構，急切需要新的學科與專業建設以填補人才與專業技術的空白。鄉村景觀營造與維護工程將面向農業與上述新興業態融合的需要，以鄉村生產生活生態整體空間為研究對象，在鄉村旅游、休閑康養、鄉土文化以及相應的自然文化景觀設計、規劃、建設和運營管理等方面提供針對性更強的科技支撐和相應的專業人才培養。其面向的社會經濟服務領域包括鄉村景觀生態系統維護、農田景觀設計與旅游設施規劃、農村生產與生活系統耦合分析、鄉村景區基礎設施設計規劃與建設、休閑康養與鄉村園林設施裝備設計制造等。其學科專業特色既與農業工程中原有的村鎮規劃、農業建筑和農業生物環境工程有關聯，又有新的更為具體明確的研究對象，是未來鄉村社會經濟發展和生態文明建設中具有廣闊前景的領域。

3）鄉村新業態生產空間營造

一二三產業融合和城鄉一體化發展是鄉村振興戰略在產業振興與農村社會經濟發展方面的新思想，這既是基于新技術革命對社會經濟形態與生產方式帶來的新變化的前瞻性對策，也是對中國特色農業農村現代化道路的創新性探索。任何產業形態的形成與發展都必須存在于一定的生產空間之上，傳統的農業生產，無論是種植業還是養殖業，都有其特定的存在模式與空間形式。近年來，在農業農村經濟發展中出現的多產業、多業態融合的態勢日漸普遍，并呈現出多元化趨勢，如自然山水、鄉土文化、傳統民俗技藝、民族風情和歷史性建筑等都構成了新經濟形態下的資源要素。這些新要素與原有的資源要素相結合，便會產生出內涵豐富、形式多樣的新經濟形態。而新的經濟形態，則需要新的生產空間與之適應。所謂鄉村生產空間營造就是基于這些新變化而提出來的。這種新變化，也自然擴展了農業工程學科的知識領域與應用范圍，為新學科專業方向的生成創造了巨大機遇。在當前條件下，農業工程學科體系可以在諸如庭院經濟、鄉村民宿、農田景觀營造、中小尺度空間山水林田資源整合、民俗文化遺產保護開發、農業與觀光旅游產業融合及其相應基礎設施建設等方面構建綜合性的知識體系，形成對鄉村產業振興的科技與人才支撐。

4）鄉村生態環境工程

“綠水青山就是金山銀山”，這是目前鄉村振興戰略實施過程中最具影響力的一句話，其背后的思想與學術內涵是相當深刻的。其一是綠水青山的自然性與珍貴性;其二是其生態價值與經濟價值的統一性;其三是保護開發與利用維護的系統性、重要性和復雜性。有鑒于此，圍繞鄉村生態環境工程的教育、科技、文化和服務體系建設就顯示出巨大的緊迫性和長久的科學價值。鄉村的自然邊界在空間尺度上遠大于城市，它包含了鄉村生產生活生態三大系統，也容納了鄉村社會、經濟、文化、環境等多重體系。未來的鄉村社會以及融入其中的經濟與生態系統與一般的城市體系有著巨大差異。農業工程學科應該加強對現存鄉村社會經濟系統邊界的認知與研究，深化對鄉村自然生態環境系統與生產生活系統耦合關系的認識;開展對自然環境系統狀態的實時監控、檢測與維護技術的研發，建立相應的評價體系和知識系統，把綠水青山變成金山銀山，并使其永續化。鄉村社會和與之共存的自然生態系統既需要諸多的保護性工程建設，也需要科學的開發性維護，這是鄉村生態環境工程的重大研究課題和具有現實需求的人才培養方向。

5）鄉村社會經濟管理與治理體系和治理結構系統工程

鄉村社會與城市社會的最大區別在于其自然性與社會化的雙重屬性。因此，鄉村社會經濟管理系統與治理體系建設是一項復雜的系統工程。鄉村社會的治理與經濟生態體系的建設必須面對復雜和巨大自然系統的客觀存在，及其人類社會活動與其相互作用關系的多樣性，這是與通常不同行業之間的系統性差別不可同日而語的。從鄉村振興所涵蓋的社會經濟與生態系統空間來看，非常有必要在現代高等教育與科研體系方面設置獨立的、面向鄉村社會治理體系建設需要的管理科學專業，培養相應的系統分析師和專門管理人才。農業工程學科體系具有這方面的良好基礎與自洽性相對完整的相關專業知識結構和科學技術支撐條件，其原本設置的系統工程和管理工程專業與二級學科因學科規范而被撤消，目前看來不僅需要恢復，更有待進一步加強。特別是在農業農村信息化和智能農業技術高速發展的背景下，鄉村社會經濟管理系統與治理體系、治理能力建設與城鄉一體化、智慧鄉村和農村社會經濟生態體系大數據系統構建是密不可分的，農業工程強化在這些領域的學科專業拓展與人才培養體系建設既順理成章，又勢在必行。

7 結論

從鄉村振興戰略實施三年多來的實踐和下一階段（“十四五”直至2035年）所確定的發展目標，以及新工科、新農科建設的基本原則與改革方向看，當前農業工程學科創新和總體布局的規劃還需要做進一步的綜合系統分析。下一階段的學科專業增設與調整，既要注意吸收新技術革命在信息網絡技術、大數據、人工智能、生物工程和材料科學技術等領域的新成果，改造和調整原有學科專業結構，升級和淘汰老舊學科和專業;更要深入解析鄉村振興戰略實施在不同時期和不同區域對現代工程和管理技術及其人才需求的特征，面向農業農村現代化的全方位需要與社會經濟形態的轉型升級，布局新工科、新農科的創新與改革。

農業工程學科創新將是一個長期和持續的過程，它需要緊扣時代脈搏，融匯最新的科學發現，博采其他學科的新思想、新技術、新方法之精華，不斷適應鄉村振興社會經濟與發展的廣泛需求，在創新與完善中保持自身旺盛的學科生命力，為農業農村現代化和人類社會的科技進步做出更多更大的貢獻。

（摘自：《農業工程學報》，2021，37（10）：299-306）