2023年农业水土工程特点与相关教学的思考.docx

农业水土工程特点与相关教学的思考 董文财 周延 关英红 摘 要：分析了农业水土工程专业研究对象的特点及我国农业水土工程专业研究生培养存在的缺乏。针对造成这种缺乏的原因提出了相应的对策，指出农业水土工程专业研究生应招收农田水利专业的本科生为主，同时加强农田水利专业本科生农业生态系统及植物生理生态相关知识的学习； 建议各培养单位统一培养模式，同时设立研究生培养专项科研基金； 各高校应加大对文献数据库建设的投入，或者进一步促进资源共享，为研究人员提供方便。 关键词：农业水土工程 研究对象特点 研究生培养 中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2022）03（b）-0200-02 水土资源作为经济社会开展不可替代的根底支撑，是我国现代农业建设不可或缺的首要条件。耕地逐年减少，水资源日趋短缺等一系列问题造成的粮食减产、区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与农业水土工程学科紧密相连的资源环境问题，正在制约着当前的社会经济持续开展。如何促进我国农业水土工程研究开展和研究人员培养成为相关研究机构和高校亟待解决的问题之一。 1 农业水土工程的形成与开展 农业水土工程学科是研究水、土运移规律与持续高效利用的理论与技术，是合理利用农业水土资源，创造良好的农业水土环境，为农业可持续开展效劳的科学。作为以地学、生物学、气象学为理论根底，以工程学为技术根底的应用科学，农业水土工程学科在我国曾先后被称为“农田水利〞和“农田灌溉〞，国际上普遍采用“水土工程〞名称，我国于1990年由国务院学位委员会学科评议组定名为“农业水土工程〞。 农业水土工程是在农田水利工程根底上开展起来的[1]。明代著名科学家徐光启最早把西欧水利科学技术介绍到我国并在农政全书中系统地论述了农田水利有关问题，这是我国关于农业水土工程的最早著作。随着农业生产的进步，农田水利作为一门科学逐渐形成，不断完善，本世纪二三十年代，我国著名水利专家李仪祉先生主持兴建了泾惠渠等关中大型灌溉工程开启了以现代科学技术为根底的农田水利科学。我国关于“农田水利〞最早的解释出现在李仪祉先生的农田水利之合作中。30年代中期李仪祉的农田水利讲义和沙玉清的农田水利学，对“农田水利〞作了进一步科学地概括，形成了我国农田水利科学的初步体系。40年代初我国出现了“农业水利〞一词。50年代以后，原苏联的影响起着很大作用。80年代以来，欧美的影响又逐渐增长，一些专家认为可以用“灌溉排水〞来代替“农田水利〞[2，3]。 早期的农业水土工程学科只是从水的角度出发，以水为出发点。随着现代农业科学技术的开展，研究人员认识到“水、土、作物〞三者是紧密相关的，应该将三者作为一个整体来研究，才能有效地发挥各自的作用。 近20年来，我国农业水土工程学科开展迅速，取得了一大批研究成果。西北农林科技大学农业水土工程学科，围绕我国西北及干旱、半干旱地区的农业节水与水资源持续利用问题进行了诸多方面的研究。中国农业大学成立了中国农业水研究中心。2003年武汉大学的水资源与水电工程科学国家重点实验室成立，河海大学的水文水资源与水利工程科学国家重点实验室也为农业水土工程学科的开展做出了积极奉献[4]。东北农业大学、沈阳农业大学等高校相继成立了农业水土工程专业。 2 农业水土工程研究对象的特点 农业水土工程的研究对象是以降水（灌溉）—土壤水—作物水—光合作用—干物质量—经济产量的转化关系和高效调控作为研究主线，从水分调控、水肥耦合、作物生理与遗传改良出发，探索提高各个环节中水的转化效率与生产效率的机理。就属性来说，其属于自然造物占主导地位，并受人为因素影响，是一种具有工程意义的自然过程，是人类农业生产历史产物，其形成受人类农业生产科技进步支配。同时，作为一门单独的学科又赋存于农业工程系统中，保持着与其他学科的相互依存和相互作用关系。 农业水土工程从根本上是以水的转化效率和生产效率为根底，以工程应用为目的的动态研究过程。农业水土工程领域具有多学科相互交叉、各种单项技术互相渗透的显著特征。包括水利工程学、土壤学、作物学、生物学、遗传学、材料学、数学和化学等多学科有机地结合。农业水土工程研究对象以及研究手段是复杂的，这种复杂性主要表达在以下几点。 （1）研究对象的复杂。农业水土工程既要研究工程技术，又要研究包括农业水文学理论，流体力学与水力学理论，土壤物理学与土壤水动力学理论，地表物质（水分、溶质、泥沙）迁移与能量转化理论，植物水分生理与抗逆性生理理论，农业气象学理论，农田生态学理论等。必须将相关理论与农业水土工程的核心理论与技术相结合才能够推动农业水土工程学科的开展。 （2）研究手段的复杂。为解决复杂现实的工程问题采取的实践手段复杂多变，必须理论与实践相结合。同时，不断改良研究手段，这是一个动态的过程。农业水土工程学科研究手段的更新和新技术的应用，包括计机技术、核技术、信息技术、红外技术、遥感技术、电测技术、示踪技术、现代工程技术以及先进的灌排技术与设备的应用等，同时采用数值计算方法、系统工程学、模糊数学、应用随机过程、系统动力学、信息论控制论、预测学与技术经济学等方法，借助这些技术与方法，才能从整体上考虑水—土壤—作物—大气之间关系，实现地表物质迁移与能量转化的定量描述，才能科学地确定其调控方案使该领域由单纯的实验性质变为一门有较严格的理论根底和定量方法的科学[5]。 （3）农业水土工程系统是开放性的。在其演化过程中不断地有新学科的参加，这又影响着系统的演化行为。 （4）系统具有时间属性。包括工程时间尺度，自然演替时间尺度，工程时间尺度既要关心其工程运营期间的稳定性，又受到自然演替时间尺度的限制，水—土壤—作物—大气之间的能量转换与传递属于短时间的尺度问题。对于不同生长期的水—土壤—作物—大气之间的能量转换与传递又属于长时间的尺度问题。 （5）存在着控制性条件。从水分调控、水肥耦合、作物生理与遗传改良出发，探索提高各个环节中水的转化效率与生产效率的机理。可以利用植物本身生理功能调节和挖掘植物本身的节水潜力； 利用现代信息技术，开发作物水分信息采集与精量控制灌溉技术，提升传统节水技术的现代化水平； 利用现代新材料技术，解决节水设备与产品研发中的材料与工艺问题，提升节水农业关键设备与重大产品的技术水平； 推进常规节水技术的标准化、标准化、模式化、定量化和集成化，促进其大规模的应用，充分挖掘其节水的效果； 在高效利用常规水资源的前提下，进一步挖掘劣质水、天然雨水等非常规水资源的利用潜力[4]。 3 农业水土工程专业教学缺乏及对策 通过对农业水土工程专业研究对象的特点和现代高校本科生、研究生的培养模式分析可知，农业水土工程专业研究生的培养存在严重缺乏。现针对存在的缺乏，分析其产生的原因并提出相应的对策。 3.1 本科教育与研究生教育脱轨 本科阶段各专业划清楚显，即使存在交叉也多是专业根底课上的共享。例如农田水利专业就很少涉及土壤学，植物生理学，生态学等农业水土工程研究生必须具备的专业根底知识。这些知识的获得要等到研究生阶段才能够接触，这就导致问题的出现，如植物生理学，生态学的根底课程没有学习，影响这两门课程的学习效果。农业水土工程专业研究生各相关专业本科生都可以报考，导致研究生知识结构不同，偏农学的本科生报考农业水土工程专业研究生，虽然在土壤学，植物学，生态学方面根底较好，但是水利和数学等就成为了制约其开展的瓶颈，因为偏农学的本科生在本科阶段数学学习要求相对较低，水利方面的知识更是难以接触。农业水土工程专业是以水分在土壤—植物—大气中的运动为主要研究对象，以期到达农业水土资源的高效利用，在这个系统中，水分由土壤向植物的运动规律起关键性作用，农田水利专业本科生从事农业水土工程专业研究在知识储藏上占优势，建议农田水利专业的本科生报考农业水土工程专业研究生，同时加强农田水利专业本科生农业生态系统及植物生理生态相关知识的学习。康绍忠在1993年建议在有条件的高校试办农业水土工程专业本科班[5]，这将大大提高农业水土工程专业研究生的质量。 3.2 教育资源分配不均 作为科研人员，研究生指导教师所承担的科研工程数量和研究内容是不同的，甚至一些导师没有科研工程，科研经费缺乏，从而影响了学生直接參加科研课题的时机。这一差异不但在各高校之间存在，在同一所高校或研究机构内部区别也很大，造成教育资源分配不均。建议全国统一设立专门的研究生科研基金，用于研究生的培养。另外，各高校农业水土工程专业研究生课程设置区别很大，1992年康绍忠在他的文章中提出应在农业部所属教材编审委员会下设立农业水土工程专业教材编审小组，讨论全国农业水土工程专业研究生教材的统一编写问题及有关课程的教学大纲，这一举措有利于农业水土工程专业研究生培养质量的提高。 3.3 学生掌握学科前沿不充分 学生从本科阶段进入研究生学习，学习方式需要有一个转变过程，现行的本科学生教育模式过于强调已有知识的传授，缺乏对未知领域的开拓和思考，本科灌输式教学使得学生只能被动地接受知识，制约其思考的主动性和探索性，研究生阶段只有主动探索性学习才能够完成相应的知识储藏，这就造成了局部学生过渡时间较长，开始进入探索性研究阶段还没有完全掌握本领域的前沿。我国局部院校存在2年制硕士研究生，培养时间过短，研究生质量在时间上难以保证，建议农业水土工程硕士研究生采取3年制培养方式。我国大局部高校文献检索能力有限，教师和学生不能获得本领域国际最新研究成果，建议各高校加大对文献数据库建设的投入，或者进一步促进资源共享，为研究人员提供方便。 面对日益严峻的水土资源状况和粮食危机问题，要求在高等学校进行教学改革和探索，培养适应时代需要、高水平的农业水土工程学科人才，为解决我国国民经济可持续开展以及生态平安等重大战略问题做出应有的奉献。 参考文献 [1] 熊运章.中国农业水土工程学科探源[J].西北高等农林教育，1994（增）：155-158. [2] 熊运章.中国农业水土工程学科的开展[J].西北农业大学学报，1994，22（增）：1-5. [3] 熊运章，康绍忠.中国农业水土工程学科及其开展预测[J].农业工程学报，1996，12（4）：6-9. [4] 王铁良.我国农业水土工程学科的开展与创新[J].沈阳农业大学学报，2022，37（5）：673-676. [5] 康绍忠.农业水土工程学科的任务与开展趋势[J].农业工程学报，1993，6（2）：26-32.