作物栽培學與耕作學學科發展思考
——以華南農業大學為例

張 雷，張 慧，陳 勇

（華南農業大學 農學院，廣東 廣州 510642）

隨著安吉共識的發布，新時代對高等農林教育提出了前所未有的重要使命。打贏脫貧攻堅戰，高等農林教育責無旁貸；實施鄉村振興戰略，高等農林教育重任在肩；推進生態文明建設，高等農林教育義不容辭；打造美麗幸福中國，高等農林教育大有作為。面對農業全面升級、農村全面進步、農民全面發展的新要求，面對全球科技革命和產業變革奔騰而至的新浪潮，面對農林教育發展的深層次問題與嚴峻挑戰，迫切需要中國高等農林教育以時不我待的使命感緊迫感銳意改革，加快建設新農科［1］。作物栽培學與耕作學是農業科學的一門重要的主干學科［2］，如何打破固有學科邊界，破除原有專業壁壘，推進與生物技術、信息技術、工程技術等學科多科性協調協同發展，加速推進作物栽培學與耕作學專業供給側改革，是當下亟須研究的問題。

華南農業大學作物栽培學與耕作學學科發端于1908年的嶺南學堂，1978年獲得碩士學位授權點，1998年獲得博士學位授權點。華南農業大學作物栽培學與耕作學學科歷史悠久，科學研究成果突出，已形成學科優勢。本學科以華南地區特有的熱帶、亞熱帶氣候資源為特色，以水稻、甘蔗、煙草和花生4種作物的生產與生態為切入點，以作物高產、優質、高效、生態、安全的協調統一為目標［3］，針對作物高產、優質、安全、栽培生理生態、作物分子栽培理論與技術、作物化控技術、雜草生物學與防治、熱帶亞熱帶耕作制度和農業標準化及作物生產技術標準化等方面開展研究。本學科現有科教人員23名，其中教授（研究員）4人、博士生導師4人、副教授15人，具有博士學位的有20人。本學科以財政部中央與地方共建高校優勢特色學科實驗室—農產品標準與質量安全實驗室和農業農村部華南地區作物栽培科學觀測試驗站等為支撐平臺。

華南農業大學作物栽培學與耕作學學科作為傳統學科，最近幾年發展緩慢，與國內兄弟高校相比差距明顯。因此，本研究在實地調研的基礎上，對比分析了華南農業大學作物栽培學與耕作學與8所高校的已有作物栽培學與耕作學國家重點學科的差距，結合新農科建設宣言提出的以現代科學技術改造升級涉農專業，優化專業布局，并結合學校的國際化發展戰略，提出了未來華南農業大學作物栽培學與耕作學科的發展方向及相關對策建議，以期為進入國家一流學科建設做好準備。

一、作物栽培學與耕作學學科建設對比分析

（一）學科支撐平臺比較

在已有作物栽培學與耕作學國家重點學科的8所高校中，華中農業大學與河南農業大學分別有國家級重點實驗室和國家工程中心，其他6所高校均以省部級重點實驗室和觀測站為依托（見表1）。因此，在學科支撐平臺方面，華南農業大學作物栽培學與耕作學學科和已有的8個國家重點學科建設高校差距不大。

表1 華南農業大學與國家重點學科建設單位支撐平臺比較

（二）研究方向分析

對比分析華南農業大學和8個國家重點學科所在的高校在碩士、博士招生方向發現（見表2），華中農業大學、南京農業大學和揚州大學的碩士招生方向最多，分別為22個、11個和10個；博士招生方向最多的高校為華中農業大學和南京農業大學，分別為10個和9個；河南農業大學在碩士和博士招生方向上未見明確的劃分；華南農業大學作物栽培學與耕作學的碩士和博士的招生方向分別為7個和4個。從研究方向分析發現，作物高產栽培理論、作物生理生態為本學科共有的研究領域。在耕作學方向，河南農業大學和華南農業大學沒有相關的研究方向，其余高校均設有明確的研究方向。同時，農業信息化技術作為作物栽培學與耕作學學科的新方向，在南京農業大學、揚州大學、湖南農業大學、山東農業大學、華中農業大學和華南農業大學均已設立了相關研究方向。從研究方向上來看，與國家重點學科院校相比，華南農業大學在農產品標準化及質量安全的研究具有明顯特色，這與華南農業大學所處的廣東地區農業生產水平普遍較低而經濟水平較高有很大關系。

表2 華南農業大學與國家重點學科建設單位研究方向比較

（三）教師隊伍分析

在教師隊伍建設上，山東農業大學、湖南農業大學和揚州大學分別有院士1名，其他高校均無院士（見表3）。南京農業大學和揚州大學的現有人員中教授分別為20人和18人，遠遠多于華南農業大學。副教授在9所大學中沒有明顯差異，只有沈陽農業大學和河南農業大學的副教授人數較少，分別是5人和7人。因此，華南農業大學應加大現有副教授職稱人才的培養，提升正高級職稱的人數比例，同時加大人才引進力度。

表3 華南農業大學與國家重點學科建設單位教師隊伍比較

（四）開設課程分析

對比分析重點學科所在高校的開設課程發現（見表4），在9所高校中，“作物栽培學”“耕作學”課程均為必修課，只是在學時分配和開課學期上不同。在課程設置上，所有高校都是分開開設“作物栽培學”與“耕作學”，但在學時分配上，各高校存在較大差異，作物栽培學以河南農業大學、山東農業大學和揚州大學的學時最多，分別為120、117和112學時，而華南農業大學和沈陽農業大學的學時最少，只有48學時；耕作學學時在9所高校中沒有明顯差距，均在32～45學時之間。在課程的開設學期上，各高校沒有明顯的差別，作物栽培學大部分安排在第5學期，只有山東農業大學安排在第6學期；耕作學大部分安排在第6學期，只有揚州大學安排在第5學期。

表4 華南農業大學與國家重點學科建設單位開設課程比較

二、作物栽培學與耕作學學科發展制約因素

通過對比分析華南農業大學與重點學科所在高校在地理位置、支撐平臺、研究方向和教師隊伍等方面的差異，發現存在以下問題。

（一）地理位置

單純從重點學科的分布區域來看，中國農業大學和沈陽農業大學位于北方地區，南京農業大學和揚州大學位于長江中下游地區，河南農業大學和山東農業大學位于黃淮海地區，以上6所高校所處的區域皆是我國糧食生產的主產省。華中農業大學和湖南農業大學位于長江中上游地區；華南農業大學位于華南地區，其特殊的地理位置嚴重影響了華南農業大學作物栽培學與耕作學學科的發展，一方面，廣東省農作物地塊小且分散，人均耕地面積嚴重偏低，農業機械化水平位于全國第13位，與先進省市比較存在較大差距。農作物種植面積小且種類單一，農產品產出率低于全國平均水平。另一方面，改革開放以來，廣東省經濟發展迅速，連續位居全國之首，然而作為第一產業的農業，卻不是發展速度第一的產業，特別是糧食和經濟作物生產更是落后于國內先進省份。這造成了華南農業大學作物栽培學與耕作學學科在教師隊伍、研究方向及科研成果等方面與重點學科所在高校有一定的差距。但基于廣東省經濟的快速發展，對外貿易的蓬勃發展，華南農業大學作物栽培學與耕作學學科根據社會需求，開創了農產品標準化與貿易專業，并且經過幾年的發展，成功申報了財政部中央與地方共建高校優勢特色學科實驗室—農產品標準與質量安全實驗室，成為華南農業大學作物栽培學與耕作學學科的特色研究方向。

（二）人才方面

同國內重點學科單位相比，目前，華南農業大學作物栽培學與耕作學學科教授職稱明顯少于其他高校，且國內外知名的高層次人才（學術帶頭人）不足，對年輕人才的培養也不足，沒有形成良好的傳幫帶體系。

（三）科教資源方面

與國內重點學科高校相比，華南農業大學作物栽培學與耕作學在平臺、基地及儀器等方面遠遠落后于其他高校。第一，在平臺建設投入方面，盡管華南農業大學作物栽培學與耕作學學科依托財政部中央與地方共建高校優勢特色學科實驗室—農產品標準與質量安全實驗室和農業農村部華南地區作物栽培科學觀測實驗站2個平臺，但學科擁有實驗室面積只有493 m2，人均不足21 m2，本科教學實驗室917 m2，這與學科團隊承擔的國家級和省級科研項目、研究生和本科生的培養不匹配，供需矛盾非常突出，不能滿足現有科研和教學的需求。第二，在實驗室管理人員方面，本學科科研實驗室專門從事儀器管理的只有1人，而研究人員有24人，研究生的數量更是高達50人，不合理的人員構成比例極大地影響了科研進度。第三，在儀器共享方面，農業研究的季節性很強，華南地區作物生長季節降雨量大、晴朗天氣較少，儀器資源有限對研究工作影響明顯，如何實現所有學科甚至全校范圍內的實驗儀器共享極為關鍵。

（四）教學方法落后，理論與實踐結合度低

由于作物栽培學與耕作學學科的課程涉及不同作物生產過程中的所有工作，涉及作物種類多、過程煩瑣，但在實際教學過程中，理論課學時偏多，實踐學時偏少，并且教學方式沿襲傳統方法，缺乏新意，在教學過程中內容枯燥、抽象，致使學生學習主動性降低。由于作物栽培學與耕作學學科的實踐性較強，很多課程的教學實踐學時偏少，且每一門課程要涉及作物生產的所有過程，同時，學校提供的實踐教學基地的面積偏小，致使很多課程的實踐教學均是走馬觀花，無法讓每一名學生親自動手實踐，導致實踐內容趣味性驟降，限制了實踐教學的教學效果，進一步加劇了學生“重理論、輕實踐”的思想，這與“作物栽培學與耕作學”實驗性、實踐性和應用性的學科特征嚴重不符。

（五）學科本身原因

作為傳統學科，社會的關注度有所下降，而隨著全新技術（信息技術和生物技術等）的出現，對學科的發展提出了更高的要求。因此，作物栽培學與耕作學學科的改造與升級已經迫在眉睫［4］。

三、作物栽培學與耕作學學科發展方向及對策

（一）作物栽培學與耕作學學科的發展方向

過去幾十年，作物栽培學與耕作學學科緊緊圍繞我國作物生產問題，攻克了眾多栽培技術難題［5］，對于支撐我國農業綜合生產力持續提升，保障農業高產穩產及農民增收起到了重要的作用。隨著信息技術和生物技術等全新技術的運用，作物生產方式逐漸向資源節約、產出高效、環境友好和產品安全的方向發展，同時，作物栽培的目標也從過去追求高產逐漸轉變為現在的高產、優質、高效、生態、安全的協調統一。因此，面對目前的發展形勢，急需將全新的技術引入作物栽培學與耕作學領域，實現生產裝備化、裝備數字化、監管網絡化、管理智能化和作物無人化，從而促進多學科交叉匯集，融合發展。

智慧農業作為智能信息科學與農學交叉融合的現代農業新模式，正成為全球農業發展的大趨勢，也必將會大幅度提高我國農業領域的專業化、智能化和信息化水平［6］。中共中央、國務院在2019年2月發布指導“三農”工作的中央一號文件，指出強化創新驅動發展，實施農業關鍵核心技術攻關行動，培育一批農業戰略科技創新力量，推動生物種業、重型農機、智慧農業、綠色投入品等領域自主創新［7］。因此，綜合國內外農業發展經驗與實踐，未來作物栽培學與耕作學領域將呈現以下發展態勢。

1.機器智能逐步代替人工經驗形成生產管理決策策略。機器智能決策全面滲透農業生產全過程，基于大數據、大知識、大系統的認知決策計算將貫穿農業生產、加工、倉儲、物流、交易全過程，構建基于大數據與大知識的決策模型，調控與優化種、肥、藥、溫、光、濕等農業要素，由人工經驗、半經驗的決策支持，全面實現由機器代替的精準、高效的智能決策。

2.機器人逐步代替各種生產工具執行農業生產管理操作。不斷強化農業機器人的學習、進化、自主、協作等智能化特征，結合精準導航、定位以及智能感知技術，發展成為各種農業機器人，并逐步貫穿耕、種、管、收、儲、運等各個環節，實現精播精施、精準控制。農業機器人的發展與應用呈現智能化、全程化的趨勢發展，農業機器人將逐步替代農業機械，形成主流農業生產工具。

當前人工智能、大數據等新一代信息技術正在深刻地改變農業生產模式。通過部署在農田、溫室、養殖基地的各種農業傳感器及其傳感網絡，實時獲取環境溫濕度、土壤墑情、土壤肥力、光照強度等水、土、氣以及作物本體、病蟲草害信息，同時在大量數據基礎上，構建集作物環境生理監控、作物模型分析和精準調節于一體的農業智能化決策分析平臺，通過智能農機裝備，實現農業精準化種植養殖管理、可視化分析與智能化決策，最大限度提高農產品產量、降低投入成本、提升農產品品質與效益，實現作物栽培過程的高產、優質、生態、安全。

此外，傳統作物栽培技術已經很難解釋現代作物生產中的諸多生產現象，而生物技術可以通過基因檢測技術對以上現象進行深入分析，明確其內在原因。因此，拓寬作物栽培學在分子水平領域的研究，針對作物群體、個體、組織、器官、細胞等不同層次，從物質代謝、酶學基礎、基因表達等微觀角度開展作物生長發育、產量品質形成及逆境脅迫等方面的研究。通過學科交叉，拓寬學科領域，從而解決作物生產上的技術難題，實現創新［8］。

（二）作物栽培學與耕作學學科的發展對策

1.優化師資隊伍，培養卓越人才。在培養現有人才的同時，可加大引進力度，在人才引進時應根據作物栽培學與耕作學學科研究方向設置招聘崗位，特別要鼓勵信息科學和農學雙重背景人員的加入，每個研究團隊根據研究工作需要及成員特點合理安排崗位，擇優聘用面試人員，同時加大新進人才的培養力度，為新進人才給予政策的支持，提供基本的實驗室條件和工作條件。另外，要穩定、培養已有人才，實行自我培養與人才引進并舉的人才管理體制。

2.強化合作交流，引領學科發展。（1）加強學科間的交流。當今世界學科發展趨勢是你中有我、我中有你，相互滲透，各個學科已經沒有明確的界限。在這樣的背景下，作物栽培學與耕作學學科要加強與其他學科特別是信息科學、農業機械、分子生物學、植物生理學、土壤學等學科的交流，豐富和拓寬作物栽培學與耕作學的研究廣度與深度。（2）加強國際交流。與國外發達國家相比，我校作物栽培學與耕作學學科在作物生產的全程機械化、信息化和智能化及作物生理生態與分子生物學結合等方面的研究還比較落后。因此，應通過出國學習、合作研究等形式加強國際交流，引進、吸收和消化先進國家在作物栽培學與耕作學學科的研究方法、技術和手段，提高我校作物栽培學與耕作學的自主創新能力。

3.立足社會需求，豐富學科內涵。目前華南農業大學作物栽培學與耕作學主要在作物生理生化、作物栽培理論與技術、耕作制度三個方面開展相關研究，這已經遠遠落后其他相關院校的作物栽培學科的發展，特別是在基礎研究和應用基礎研究方面。因此，應緊跟世界農業研究前沿，加強智慧農業和作物分子生理學等方向的相關研究。

4.著眼國際前沿，不斷突破創新。依據作物栽培學與耕作學發展需求，結合自身有利條件，充分預見學科國際發展趨勢，不斷突破創新。同時，從學科交叉角度探索新的研究方向，保障作物栽培學與耕作學學科的優勢地位，為作物學一流學科發展提供堅實的基礎。