乡村振兴与农业工程学科创新

傅泽田 张海瑜 张鹏 马云飞

引言

现代意义上的学科是16世纪文艺复兴之后开始出现的，经17、18世纪的科学革命，特别是第一次产业革命后，综合性的知识体系逐渐以相对独立的研究对象和产业领域加速分化，不断演化发展为不同门类的学科体系。相比以其他工业领域为研究和服务对象的一般工程类学科而言，农业工程成为具有完整体系的学科的历史并不很长，1907年美国农业工程师学会的建立被认为是农业工程作为学科的开端。一百多年来，在科技革命、产业革命和社会发展形态与结构变革的推动下，农业工程经历了一系列学科调整、完善和创新的过程。从世界范围来看，今天的农业工程学科已从早期以提高农业劳动生产率为重点的农业机器、动力、设施和工具系统的开发研究，逐步扩展到了更加广泛的动植物环境工程、农业生态系统、农村能源综合开发与利用、生物系统工程、农业航空、农副产品加工、水土保持与灌排系统、农业机械化、电气化、自动化、信息化、智能化、农用机器人和综合农业系统及其管理工程等领域。而且，这种学科调整与扩展的趋势仍在不断强化。当下，农业工程学科正在迎来一个新的发展阶段，面临着又一次大调整、大变革和大发展的历史机遇。

乡村振兴作为一项长期性全局性的国家战略，对农业农村的全面发展和现代化进程具有统领性的指导意义。因此，一切涉农学科的学科建设、人才培养和科技体系构建都不能不对此做出符合时代发展要求和学科创新内在规律的主动性回应。农业工程学科担负着为农业农村现代化提供工程与管理人才保障和相应科学技术支撑的重大历史责任，更需要抓住机遇，与时俱进地推动自身学科体系的完善、调整、优化和创新。本文旨在通过对乡村振兴战略在目标、任务与实施环境的分析，解析其对农业工程学科创新调整的影响及需求，以期为正在开展的新一轮农业工程学科建设提供方向与路径优化的参考。

1 对新一轮学科调整的分析与回顾

众所周知，學科专业发展及其分化调整和改革创新的主要推动力来自3个重要方面：1）科学知识的积累式爆发增长和革命性的新知识体系的产生;2）多学科交叉融合与相关产业、工程和技术在理论和方法上的突破而引发新的技术革命;3）社会经济发展形态和产业结构发生重大调整，发展模式出现巨大变化。进入21世纪以来，人类社会在生命科学、信息科学、认知科学和材料科学等多个领域都出现了重大突破;与此同时，数字技术、计算机及信息网络技术、纳米与材料工程、细胞与生物医学工程以及人工智能、大数据技术等新技术引领了全方位的产业革命和技术进步，由此催生了一大批新兴交叉学科的产生，为新一轮学科调整与创新注入了强大动力。更为重要的是，中国正面临着重大社会转型和经济形态与产业结构的全面升级，农业农村现代化进程全面提速，中国式的现代化道路与模式不仅引起世界性的关注，而且成为未来发展的现实课题。乡村振兴战略正是在这样的时代背景下提出来的，可以说农业工程新一轮学科调整与创新的各种促进因素出现了历史性的汇集，时代呼唤其学科体系的扩展与创新。

2017年以来，在教育部的推动与指导下，以新工科、新农科、新理科、新文科和新医科建设为标志的新一轮学科创新与调整相继启动。农业工程学科因其既涉工又涉农的特性，处在学科交叉融合的集中点上，这使其在学科扩展与创新的内涵及方向上具有更大的创新空间。然而，从各高校应对新工科、新农科调整和增设新的学科及专业的实践上看（表1），当前人们关注的重点，较多地集中在通过如人工智能、大数据、生物系统工程等新技术和新方法提升与改造原有学科专业的工具体系，使其研究和服务对象范围扩大到某些新兴领域的交叉集合上。相对而言，对乡村振兴这一国家重大战略需求和未来农业农村现代化发展道路的扩展及其资源依托与体制模式升级的巨大调整的研究则显得比较欠缺，针对性也远远不足。尽管教育部有关部门在针对新农科建设的方向选择时明确表示：将研究制定《新农科人才培养引导性专业目录》，并提出用生物技术、信息技术、工程技术等现代科学技术逐步改造升级现有涉农专业;布局和新建智能农业、农业大数据、休闲农业、森林康养、生态修复等新产业新业态急需的新专业;调整淘汰不能适应农林产业发展、社会需求变化的老旧专业，因地制宜培育农林特色优势专业集群。但目前各高校对新工科、新农科建设在智慧农业、智慧林业、智慧渔业、智能农业装备和引入大数据技术改造原有学科专业内容上应对较多，而对乡村振兴和国家社会发展形态、产业结构升级与涉农和农业工程学科创新的关系则重视不够，反应滞后。

2 乡村振兴战略的实施为农业工程学科的创新与拓展开辟了新空间，提出了新要求

乡村振兴战略立足从根本上解决城乡差别和乡村发展不平衡、不充分的问题，从较长的历史跨度上全面规划了农业农村现代化的阶段目标、发展方向、主要任务、实现路径和措施保障。其布局之宏大，体系之全面，任务之明确，内涵之深刻，都是前所未有的。乡村振兴是一个整体性概念，也是一个层次分明的政策体系，其内在逻辑十分清晰。即农业农村现代化是总目标;农业农村优先发展是总方针;产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕是总要求;建立健全城乡融合发展体制机制和政策体系是制度保障;产业振兴、人才振兴、文化振兴、生态振兴和组织振兴是总任务。它所展示的战略全景与建设路线与以往的“三农”工作方针政策相比，既有继承性，又有扩展性。其中，一个较大变化是把对涉农领域的发展要求和实现现代化的目标任务从以单一的农业产业为主扩展到了农村经济社会发展的全域和全局;把解决“三农”问题的资源依托从过去的耕地、草场、养殖水面等经济资源层面扩展到了整个乡村国土空间;把推进传统农业改造的历史任务和责任范围从过去生产和经济领域为主扩展到了农村生产、生活、生态的全领域与全过程;把农业产业化和乡村城镇化的发展路线从传统的工商业向农业、城市向农村的单向流动转变为一二三产业融合，城乡协同发展;把以经济发展为中心的农业农村管理体系拓展为经济、社会、生态综合协调的现代治理体系与治理结构建设。如此广泛而深刻的重大战略调整和宏大发展格局，对相关的高等教育和专业学科建设产生了巨大影响和全方位的推动;自然也为农业工程科技创新与专业拓展提供了长久的外在推力与内生动力，为农业工程人才培养与科学技术体系重构开辟了广阔的发展空间。

3 农业工程技术体系的开发推广将从农业生产领域向依托农业农村资源而形成的多产业融合多业态叠加延伸

产业兴旺是实现乡村振兴的首要条件，这既包括农业产业的兴旺，也涵盖了一切衍生于乡村生产空间之上的其他产业和新生业态。

现有农业工程技术手段，已经广泛运用于种植业、养殖业和设施农业领域，并为各种农业生产活动提供了大量农业机械、装备、设施和农村能源综合利用技术，这对提高农业劳动生产率、土地生产率、资源利用率和保障粮食安全发挥了重要作用。但是，由于资源禀赋和发展条件的限制，受制于人多地少、区域发展不平衡，农业劳动力向非农产业转移，实现充分就业的制约因素仍然较多，中国整体的国家工业化和农业现代化进程尚未完全实现。在这种情况下，小农户经营模式将在许多地区长期存在。无论从全国平均水平，还是经济发达地区来看，农业劳动生产率仅是第二和第三产业的20%左右，农业产业增加值占比与农业就业劳动力占比长期保持着3倍以上的巨大差距（表2）。乡村振兴战略把产业兴旺放在未来农村发展要求的首要地位，就是基于现阶段大部分地区单纯依靠农业产业提高劳动生产率和增加农民收入的空间极为有限，农村劳动力大规模向城镇与非农产业转移的条件和通道并不通畅的现实，提出了依托农业农村各种资源，全面发展多产业融合、增加各种农业生产空间上的新业态、延伸和拓宽农业产业链的新要求。

当前，依托农业农村资源发展多产业融合多业态叠加和延展农业产业链的方面很多。例如，农村电子商务已经成为实现农产品消费需求与生产供给直接对接的新兴产业，它极大地缩小了农产品走向各类消费市场的空间距离，降低了农产品交易成本和生产风险。2019年，全国县域电商零售额为30 961.6亿元，农产品网络零售额达到2 693.1亿元。农村电商融合了农产品从生产到初级加工、分级、包装、仓储、物流、销售及服务配套等全产业链，迫切需要农业工程学科在农村信息通讯、电力系统和物流基础设施建设等方面提供科技和人才保障;在电子交易平台建设、农产品加工及质量标准化体系和品牌建设、仓储物流体系等环节为农村电子商务的发展提供全面的技术与人才支撑。

再如，乡村文旅和休闲康养产业是典型的农业与第三产业交叉融合的新业态，对于拓宽农民就业渠道、消化吸收农村剩余劳动力、提高农产品附加值、改善农村环境和保护自然生态资源等有着重要的经济、社会和生态意义。但与城市旅游文化产业不同，农村文旅、休闲和康养产业目前还是一个分散在基础设施配套不全、空间相对狭小的乡村初级产业集群。要建设集食、宿、行、游、玩、养于一体的具有长久生命力的产业聚集形态，就需要在产业体系设计、区域功能规划和旅游康养设施设备等方面发展专业化、标准化的科技与人才支持体系以及相应的配套设备工具等。农业工程学科理应在这些方面及时填补相应技术与人才短缺的空白，开辟相关产业设施装备系统研发的学术方向。

未来乡村文旅、休闲和康养产业将把乡村中如庭院经济、农产品加工、旅游礼品和民宿餐饮等一系列经济环节联结成一体，将诸多产业形态形成一种多业融合、消费层次多元的农村农业新型产业链条。这是相当一部分耕地资源紧缺地区农业产业链由低端向高端转化，由单一产业向一二三产业融合发展的重要方向。相应地，农业工程学科则应该面向这些新产业和新业态发展需求，在乡村区域规划、新生业态系统功能设计、配套设施建设和服务体系优化等方面进行深入的理论探索、技术研发和工程规范建构，为乡村振兴战略指导下的农业农村现代化提供更加符合时代发展要求的科学技术支撑。

4 農业工程人才培养与科研体系建设要面向乡村生产生活和生态系统构建的全领域全过程

乡村振兴战略的展开已将解决“三农”问题的视野从以农业产业为主扩展到了乡村全产业;从以农业生产领域为重点，扩大到了乡村生产、生活、生态的全方位和全过程。其重要特征是把乡村国土空间作为农业农村现代化的资源依托与产业开发对象，推动一二三产业融合，城乡一体化协同可持续发展。与此相对应，其对农村劳动者的整体素质和管理者队伍的知识结构也必然提出新的要求;对支撑其高效运转的生产技术体系也一定会产生更为广泛多元的知识供给与科学技术创新需求。

乡村振兴战略在实践中的另一个特点是既突出“产业兴旺”这个关键点，又兼顾“生态宜居、治理有效、乡风文明、生活富裕”这些发展面;既强调产业融合、城乡一体、生产生活生态体系综合治理，也注重农业农村优先发展，保障国家粮食安全和食品安全;既有对加快推进农业农村现代化的目标落实与措施配套的部署，又提出了在农业生产条件改善，提高劳动生产率、资源开发利用率，农民收入增长，乡村居住环境改善，基础设施建设，自然生态保护与利用，乡村社会治理体系与治理能力建设等方面协调统筹的明确要求。因此，对于农业工程学科来说，这些新问题的出现都是难得的历史发展机遇。因为，乡村振兴战略对上述领域新知识、新技术、新学科的广泛需求，在很多方面都离不开农业工程学科为其提供可靠的人才与科学技术供给。在具体的学科建设与创新实践中，这种学科专业的拓展与改革也必然对应着新专业的开设，新的课程体系和科研方向的增加，以及相应的人才培养方式上的调整与完善。

近年来，许多地区已经提出了如何把绿水青山变成金山银山;如何依托农田原野与村舍庭院发展乡村休闲观光与文化创意产业;如何使乡村的“生态宜居”突破原有村落规制，按照“产业兴旺、生态宜居、治理有效”的要求重新规划布局等问题。

5 农业农村各产业及乡村系统性建设要与城乡融合发展和推进治理体系与治理结构现代化的需求对接

乡村振兴战略的实施不仅需要“硬科技”的支撑，也离不开“软科学”的助力。农业工程学科体系中原本就包含着与农业、经济、资源环境和管理科学理论学科分支;也涵盖了对农村区域发展进行战略规划与政策分析的研究方向及相关课程。这些学科、专业和课程就是为解决农业现代化建设和农村发展过程中的组织构建、工程实施、技术路线设计与设施设备优化配置等问题而设置的。如利用运筹学、控制理论、经济计量学、系统分析、投入产出分析、系统模拟等理论和方法，研究农业农村区划规划、发展战略和农业生产力布局;农机具优化设计与合理配套配备;村镇规划、农村建筑设计、土地合理开发利用、水利工程设计及优化等。而乡村振兴战略的实施则在更大范围内提出了对相关交叉学科和新兴学科的知识需求，为农业工程学科与其他学科的融合以及新学科方向的孕育创造了广阔发展空间和有利条件。从乡村振兴战略所提出的发展目标与重点任务来看，未来与农业工程科学技术运用、工程项目规划建设、组织管理体系构建和发展战略与政策分析相关的“软科学”范畴将进一步扩大。特别是在乡村多产业融合多业态叠加、新型乡村生产空间营造、农村文旅休闲康养产业规划设计、基础设施配套、村容村貌改造、农村基层政务系统与社会管理系统运行管理和新型乡村社区规划建设等方面，将出现农业工程学科与生态科学、环境科学、地学、艺术设计学、法学、社会学等不同学科的广泛交叉融合，从而形成对原有农业工程学科体系扩展与创新的有利条件和广泛需求。

乡村振兴战略对未来农业农村现代化在经济、社会、文化与生态建设的各领域都提出了明确的发展目标，规定了重点任务、技术路线和时间进程。农业工程学科发展必须要与乡村振兴的总体规划和部署有效对接，并在广阔的国土空间上，分区域、分阶段、有针对性地面向丰富多样的现实需求和具体的发展环境条件，遵循学科创新内在的发展规律进行调整、改革和完善。目前，各高校积极推进的新工科与新农科建设规划，正是农业工程学科在新的历史条件下创新发展的有利时机。与其他工程技术学科相比，农业工程学科不仅与生命科学、环境科学、生态学这些自然科学领域的学科有着广泛的交叉融合，而且与经济学、管理学、社会学、法学和艺术科学等也有诸多的交叉点。这是因为其科学体系的研究与应用对象，既包括具有自然属性的土地、气象、江河湖海、动植物等，也包括诸如农业现代化、城镇化、信息化，乡村经济社会组织运作模式和优化管理，乡村生产空间、生活空间与生态空间的营造及运作等社会科学范畴的课题。这就更加突显了农业工程学科人才培养规格和知识体系结构的特殊要求，也映衬了其对乡村振兴战略全面实施所担负的重大责任与历史使命。

6 乡村振兴视域下农业工程学科创新的重点方向

通常情况下，由新的科技革命引发的学科交叉融合，更多地体现在学科的内部结构与技术体系、研究手段和方法工具系统的升级改造方面，相应的学科创新和调整并不改变学科研究对象性质或产业服务的领域范畴。而由于社会发展形态、经济结构调整和动力机制变革带来的学科调整与扩展，首先改变的是学科研究对象范围与性质，以及学科服务领域的扩大、知识体系的重构和方法手段的升级。在许多情况下，还会出现学科变革与创新的多种动力机制相互交叉和融合共存的局面。总体来看，目前农业工程学科现有专业和二级学科研究方向在应对乡村振兴战略需求和主要任务的科技支撑上，还存在着短板和支撑能力不足问题。针对未来农业农村现代化道路拓展、资源依托范围扩大、城乡触合发展、多产业融合多业态叠加、乡村生产生活生态系统耦合关系、乡村治理体系与治理能力现代化建设等新事物，农业工程的整体学科体系需要扩展自身的知识体系与研究方向，在人才培养上需要构建新的体系。因此，根据现有的学科基础，在“十四五”期间农业工程学科创新可在以下几个方面展开。

1）农村电子商务工程

简单地说，农村电子商务是一种新兴的涉及农产品全产业链的商务模式。其对农民就业增收、精准扶贫、农业农村产业转型升级、乡村产业融合等方面，有着重大的促进和推动作用。农村电商在下个五年计划期内将达到10万亿级以上的市场规模，但现有的农村电商受农村网络基础设施不配套、物流体系不健全、专业人才缺乏、农产品生产和营销规模化、标准化水平偏低以及服务业态不完善等因素制约，存在发展无序、运营效率低下、以及评价体系缺失等问题。新兴的农村电子商务工程学科特点是：它将融合农业工程学科中已有的农业装备工程、信息与电气工程、农产品加工与贮藏工程的研究方向，吸收现代物流工程、农业经济管理、电子商务与市场营销学等专业知识，在农业工程基础理论与学科体系的框架下，围绕农村电商基础设施建设、农村电商平台设计及运营模式开发、农产品生产及加工体系质量控制、电商物流体系和公共服务平台规划等方向，进行相应的专业规划与学科扩展。

2）乡村景观营造与维护工程

乡村文旅、休闲观光、保健康养、文化创意等新兴业态已初现端倪。这些新兴业态的出现突破了原来关于农业农村发展和产业布局的知识支撑体系架构，急切需要新的学科与专业建设以填补人才与专业技术的空白。乡村景观营造与维护工程将面向农业与上述新兴业态融合的需要，以乡村生产生活生态整体空间为研究对象，在乡村旅游、休闲康养、乡土文化以及相应的自然文化景观设计、规划、建设和运营管理等方面提供针对性更强的科技支撑和相应的专业人才培养。其面向的社会经济服务领域包括乡村景观生态系统维护、农田景观设计与旅游设施规划、农村生产与生活系统耦合分析、乡村景区基础设施设计规划与建设、休闲康养与乡村园林设施装备设计制造等。其学科专业特色既与农业工程中原有的村镇规划、农业建筑和农业生物环境工程有关联，又有新的更为具体明确的研究对象，是未来乡村社会经济发展和生态文明建设中具有广阔前景的领域。

3）乡村新业态生产空间营造

一二三产业融合和城乡一体化发展是乡村振兴战略在产业振兴与农村社会经济发展方面的新思想，这既是基于新技术革命对社会经济形态与生产方式带来的新变化的前瞻性对策，也是对中国特色农业农村现代化道路的创新性探索。任何产业形态的形成与发展都必须存在于一定的生产空间之上，传统的农业生产，无论是种植业还是养殖业，都有其特定的存在模式与空间形式。近年来，在农业农村经济发展中出现的多产业、多业态融合的态势日渐普遍，并呈现出多元化趋势，如自然山水、乡土文化、传统民俗技艺、民族风情和历史性建筑等都构成了新经济形态下的资源要素。这些新要素与原有的资源要素相结合，便会产生出内涵丰富、形式多样的新经济形态。而新的经济形态，则需要新的生产空间与之适应。所谓乡村生产空间营造就是基于这些新变化而提出来的。这种新变化，也自然扩展了农业工程学科的知识领域与应用范围，为新学科专业方向的生成创造了巨大机遇。在当前条件下，农业工程学科体系可以在诸如庭院经济、乡村民宿、农田景观营造、中小尺度空间山水林田资源整合、民俗文化遗产保护开发、农业与观光旅游产业融合及其相应基础设施建设等方面构建综合性的知识体系，形成对乡村产业振兴的科技与人才支撑。

4）乡村生态环境工程

“绿水青山就是金山银山”，这是目前乡村振兴战略实施过程中最具影响力的一句话，其背后的思想与学术内涵是相当深刻的。其一是绿水青山的自然性与珍贵性;其二是其生态价值与经济价值的统一性;其三是保护开发与利用维护的系统性、重要性和复杂性。有鉴于此，围绕乡村生态环境工程的教育、科技、文化和服务体系建设就显示出巨大的紧迫性和长久的科学价值。乡村的自然边界在空间尺度上远大于城市，它包含了乡村生产生活生态三大系统，也容纳了乡村社会、经济、文化、环境等多重体系。未来的乡村社会以及融入其中的经济与生态系统与一般的城市体系有着巨大差异。农业工程学科应该加强对现存乡村社会经济系统边界的认知与研究，深化对乡村自然生态环境系统与生产生活系统耦合关系的认识;开展对自然环境系统状态的实时监控、检测与维护技术的研发，建立相应的评价体系和知识系统，把绿水青山变成金山银山，并使其永续化。乡村社会和与之共存的自然生态系统既需要诸多的保护性工程建设，也需要科学的开发性维护，这是乡村生态环境工程的重大研究课题和具有现实需求的人才培养方向。

5）乡村社会经济管理与治理体系和治理结构系统工程

乡村社会与城市社会的最大区别在于其自然性与社会化的双重属性。因此，乡村社会经济管理系统与治理体系建设是一项复杂的系统工程。乡村社会的治理与经济生态体系的建设必须面对复杂和巨大自然系统的客观存在，及其人类社会活动与其相互作用关系的多样性，这是与通常不同行业之间的系统性差别不可同日而语的。从乡村振兴所涵盖的社会经济与生态系统空间来看，非常有必要在现代高等教育与科研体系方面设置独立的、面向乡村社会治理体系建设需要的管理科学专业，培养相应的系统分析师和专门管理人才。农业工程学科体系具有这方面的良好基础与自洽性相对完整的相关专业知识结构和科学技术支撑条件，其原本设置的系统工程和管理工程专业与二级学科因学科规范而被撤消，目前看来不仅需要恢复，更有待进一步加强。特别是在农业农村信息化和智能农业技术高速发展的背景下，乡村社会经济管理系统与治理体系、治理能力建设与城乡一体化、智慧乡村和农村社会经济生态体系大数据系统构建是密不可分的，農业工程强化在这些领域的学科专业拓展与人才培养体系建设既顺理成章，又势在必行。

7 结论

从乡村振兴战略实施三年多来的实践和下一阶段（“十四五”直至2035年）所确定的发展目标，以及新工科、新农科建设的基本原则与改革方向看，当前农业工程学科创新和总体布局的规划还需要做进一步的综合系统分析。下一阶段的学科专业增设与调整，既要注意吸收新技术革命在信息网络技术、大数据、人工智能、生物工程和材料科学技术等领域的新成果，改造和调整原有学科专业结构，升级和淘汰老旧学科和专业;更要深入解析乡村振兴战略实施在不同时期和不同区域对现代工程和管理技术及其人才需求的特征，面向农业农村现代化的全方位需要与社会经济形态的转型升级，布局新工科、新农科的创新与改革。

农业工程学科创新将是一个长期和持续的过程，它需要紧扣时代脉搏，融汇最新的科学发现，博采其他学科的新思想、新技术、新方法之精华，不断适应乡村振兴社会经济与发展的广泛需求，在创新与完善中保持自身旺盛的学科生命力，为农业农村现代化和人类社会的科技进步做出更多更大的贡献。

（摘自：《农业工程学报》，2021，37（10）：299-306）