作物栽培学与耕作学学科发展思考——以华南农业大学为例

张 雷，张 慧，陈 勇

（华南农业大学 农学院，广东 广州 510642）

随着安吉共识的发布，新时代对高等农林教育提出了前所未有的重要使命。打赢脱贫攻坚战，高等农林教育责无旁贷；实施乡村振兴战略，高等农林教育重任在肩；推进生态文明建设，高等农林教育义不容辞；打造美丽幸福中国，高等农林教育大有作为。面对农业全面升级、农村全面进步、农民全面发展的新要求，面对全球科技革命和产业变革奔腾而至的新浪潮，面对农林教育发展的深层次问题与严峻挑战，迫切需要中国高等农林教育以时不我待的使命感紧迫感锐意改革，加快建设新农科［1］。作物栽培学与耕作学是农业科学的一门重要的主干学科［2］，如何打破固有学科边界，破除原有专业壁垒，推进与生物技术、信息技术、工程技术等学科多科性协调协同发展，加速推进作物栽培学与耕作学专业供给侧改革，是当下亟须研究的问题。

华南农业大学作物栽培学与耕作学学科发端于1908年的岭南学堂，1978年获得硕士学位授权点，1998年获得博士学位授权点。华南农业大学作物栽培学与耕作学学科历史悠久，科学研究成果突出，已形成学科优势。本学科以华南地区特有的热带、亚热带气候资源为特色，以水稻、甘蔗、烟草和花生4种作物的生产与生态为切入点，以作物高产、优质、高效、生态、安全的协调统一为目标［3］，针对作物高产、优质、安全、栽培生理生态、作物分子栽培理论与技术、作物化控技术、杂草生物学与防治、热带亚热带耕作制度和农业标准化及作物生产技术标准化等方面开展研究。本学科现有科教人员23名，其中教授（研究员）4人、博士生导师4人、副教授15人，具有博士学位的有20人。本学科以财政部中央与地方共建高校优势特色学科实验室—农产品标准与质量安全实验室和农业农村部华南地区作物栽培科学观测试验站等为支撑平台。

华南农业大学作物栽培学与耕作学学科作为传统学科，最近几年发展缓慢，与国内兄弟高校相比差距明显。因此，本研究在实地调研的基础上，对比分析了华南农业大学作物栽培学与耕作学与8所高校的已有作物栽培学与耕作学国家重点学科的差距，结合新农科建设宣言提出的以现代科学技术改造升级涉农专业，优化专业布局，并结合学校的国际化发展战略，提出了未来华南农业大学作物栽培学与耕作学科的发展方向及相关对策建议，以期为进入国家一流学科建设做好准备。

一、作物栽培学与耕作学学科建设对比分析

（一）学科支撑平台比较

在已有作物栽培学与耕作学国家重点学科的8所高校中，华中农业大学与河南农业大学分别有国家级重点实验室和国家工程中心，其他6所高校均以省部级重点实验室和观测站为依托（见表1）。因此，在学科支撑平台方面，华南农业大学作物栽培学与耕作学学科和已有的8个国家重点学科建设高校差距不大。

表1 华南农业大学与国家重点学科建设单位支撑平台比较

（二）研究方向分析

对比分析华南农业大学和8个国家重点学科所在的高校在硕士、博士招生方向发现（见表2），华中农业大学、南京农业大学和扬州大学的硕士招生方向最多，分别为22个、11个和10个；博士招生方向最多的高校为华中农业大学和南京农业大学，分别为10个和9个；河南农业大学在硕士和博士招生方向上未见明确的划分；华南农业大学作物栽培学与耕作学的硕士和博士的招生方向分别为7个和4个。从研究方向分析发现，作物高产栽培理论、作物生理生态为本学科共有的研究领域。在耕作学方向，河南农业大学和华南农业大学没有相关的研究方向，其余高校均设有明确的研究方向。同时，农业信息化技术作为作物栽培学与耕作学学科的新方向，在南京农业大学、扬州大学、湖南农业大学、山东农业大学、华中农业大学和华南农业大学均已设立了相关研究方向。从研究方向上来看，与国家重点学科院校相比，华南农业大学在农产品标准化及质量安全的研究具有明显特色，这与华南农业大学所处的广东地区农业生产水平普遍较低而经济水平较高有很大关系。

表2 华南农业大学与国家重点学科建设单位研究方向比较

（三）教师队伍分析

在教师队伍建设上，山东农业大学、湖南农业大学和扬州大学分别有院士1名，其他高校均无院士（见表3）。南京农业大学和扬州大学的现有人员中教授分别为20人和18人，远远多于华南农业大学。副教授在9所大学中没有明显差异，只有沈阳农业大学和河南农业大学的副教授人数较少，分别是5人和7人。因此，华南农业大学应加大现有副教授职称人才的培养，提升正高级职称的人数比例，同时加大人才引进力度。

表3 华南农业大学与国家重点学科建设单位教师队伍比较

（四）开设课程分析

对比分析重点学科所在高校的开设课程发现（见表4），在9所高校中，“作物栽培学”“耕作学”课程均为必修课，只是在学时分配和开课学期上不同。在课程设置上，所有高校都是分开开设“作物栽培学”与“耕作学”，但在学时分配上，各高校存在较大差异，作物栽培学以河南农业大学、山东农业大学和扬州大学的学时最多，分别为120、117和112学时，而华南农业大学和沈阳农业大学的学时最少，只有48学时；耕作学学时在9所高校中没有明显差距，均在32～45学时之间。在课程的开设学期上，各高校没有明显的差别，作物栽培学大部分安排在第5学期，只有山东农业大学安排在第6学期；耕作学大部分安排在第6学期，只有扬州大学安排在第5学期。

表4 华南农业大学与国家重点学科建设单位开设课程比较

二、作物栽培学与耕作学学科发展制约因素

通过对比分析华南农业大学与重点学科所在高校在地理位置、支撑平台、研究方向和教师队伍等方面的差异，发现存在以下问题。

（一）地理位置

单纯从重点学科的分布区域来看，中国农业大学和沈阳农业大学位于北方地区，南京农业大学和扬州大学位于长江中下游地区，河南农业大学和山东农业大学位于黄淮海地区，以上6所高校所处的区域皆是我国粮食生产的主产省。华中农业大学和湖南农业大学位于长江中上游地区；华南农业大学位于华南地区，其特殊的地理位置严重影响了华南农业大学作物栽培学与耕作学学科的发展，一方面，广东省农作物地块小且分散，人均耕地面积严重偏低，农业机械化水平位于全国第13位，与先进省市比较存在较大差距。农作物种植面积小且种类单一，农产品产出率低于全国平均水平。另一方面，改革开放以来，广东省经济发展迅速，连续位居全国之首，然而作为第一产业的农业，却不是发展速度第一的产业，特别是粮食和经济作物生产更是落后于国内先进省份。这造成了华南农业大学作物栽培学与耕作学学科在教师队伍、研究方向及科研成果等方面与重点学科所在高校有一定的差距。但基于广东省经济的快速发展，对外贸易的蓬勃发展，华南农业大学作物栽培学与耕作学学科根据社会需求，开创了农产品标准化与贸易专业，并且经过几年的发展，成功申报了财政部中央与地方共建高校优势特色学科实验室—农产品标准与质量安全实验室，成为华南农业大学作物栽培学与耕作学学科的特色研究方向。

（二）人才方面

同国内重点学科单位相比，目前，华南农业大学作物栽培学与耕作学学科教授职称明显少于其他高校，且国内外知名的高层次人才（学术带头人）不足，对年轻人才的培养也不足，没有形成良好的传帮带体系。

（三）科教资源方面

与国内重点学科高校相比，华南农业大学作物栽培学与耕作学在平台、基地及仪器等方面远远落后于其他高校。第一，在平台建设投入方面，尽管华南农业大学作物栽培学与耕作学学科依托财政部中央与地方共建高校优势特色学科实验室—农产品标准与质量安全实验室和农业农村部华南地区作物栽培科学观测实验站2个平台，但学科拥有实验室面积只有493 m2，人均不足21 m2，本科教学实验室917 m2，这与学科团队承担的国家级和省级科研项目、研究生和本科生的培养不匹配，供需矛盾非常突出，不能满足现有科研和教学的需求。第二，在实验室管理人员方面，本学科科研实验室专门从事仪器管理的只有1人，而研究人员有24人，研究生的数量更是高达50人，不合理的人员构成比例极大地影响了科研进度。第三，在仪器共享方面，农业研究的季节性很强，华南地区作物生长季节降雨量大、晴朗天气较少，仪器资源有限对研究工作影响明显，如何实现所有学科甚至全校范围内的实验仪器共享极为关键。

（四）教学方法落后，理论与实践结合度低

由于作物栽培学与耕作学学科的课程涉及不同作物生产过程中的所有工作，涉及作物种类多、过程烦琐，但在实际教学过程中，理论课学时偏多，实践学时偏少，并且教学方式沿袭传统方法，缺乏新意，在教学过程中内容枯燥、抽象，致使学生学习主动性降低。由于作物栽培学与耕作学学科的实践性较强，很多课程的教学实践学时偏少，且每一门课程要涉及作物生产的所有过程，同时，学校提供的实践教学基地的面积偏小，致使很多课程的实践教学均是走马观花，无法让每一名学生亲自动手实践，导致实践内容趣味性骤降，限制了实践教学的教学效果，进一步加剧了学生“重理论、轻实践”的思想，这与“作物栽培学与耕作学”实验性、实践性和应用性的学科特征严重不符。

（五）学科本身原因

作为传统学科，社会的关注度有所下降，而随着全新技术（信息技术和生物技术等）的出现，对学科的发展提出了更高的要求。因此，作物栽培学与耕作学学科的改造与升级已经迫在眉睫［4］。

三、作物栽培学与耕作学学科发展方向及对策

（一）作物栽培学与耕作学学科的发展方向

过去几十年，作物栽培学与耕作学学科紧紧围绕我国作物生产问题，攻克了众多栽培技术难题［5］，对于支撑我国农业综合生产力持续提升，保障农业高产稳产及农民增收起到了重要的作用。随着信息技术和生物技术等全新技术的运用，作物生产方式逐渐向资源节约、产出高效、环境友好和产品安全的方向发展，同时，作物栽培的目标也从过去追求高产逐渐转变为现在的高产、优质、高效、生态、安全的协调统一。因此，面对目前的发展形势，急需将全新的技术引入作物栽培学与耕作学领域，实现生产装备化、装备数字化、监管网络化、管理智能化和作物无人化，从而促进多学科交叉汇集，融合发展。

智慧农业作为智能信息科学与农学交叉融合的现代农业新模式，正成为全球农业发展的大趋势，也必将会大幅度提高我国农业领域的专业化、智能化和信息化水平［6］。中共中央、国务院在2019年2月发布指导“三农”工作的中央一号文件，指出强化创新驱动发展，实施农业关键核心技术攻关行动，培育一批农业战略科技创新力量，推动生物种业、重型农机、智慧农业、绿色投入品等领域自主创新［7］。因此，综合国内外农业发展经验与实践，未来作物栽培学与耕作学领域将呈现以下发展态势。

1.机器智能逐步代替人工经验形成生产管理决策策略。机器智能决策全面渗透农业生产全过程，基于大数据、大知识、大系统的认知决策计算将贯穿农业生产、加工、仓储、物流、交易全过程，构建基于大数据与大知识的决策模型，调控与优化种、肥、药、温、光、湿等农业要素，由人工经验、半经验的决策支持，全面实现由机器代替的精准、高效的智能决策。

2.机器人逐步代替各种生产工具执行农业生产管理操作。不断强化农业机器人的学习、进化、自主、协作等智能化特征，结合精准导航、定位以及智能感知技术，发展成为各种农业机器人，并逐步贯穿耕、种、管、收、储、运等各个环节，实现精播精施、精准控制。农业机器人的发展与应用呈现智能化、全程化的趋势发展，农业机器人将逐步替代农业机械，形成主流农业生产工具。

当前人工智能、大数据等新一代信息技术正在深刻地改变农业生产模式。通过部署在农田、温室、养殖基地的各种农业传感器及其传感网络，实时获取环境温湿度、土壤墒情、土壤肥力、光照强度等水、土、气以及作物本体、病虫草害信息，同时在大量数据基础上，构建集作物环境生理监控、作物模型分析和精准调节于一体的农业智能化决策分析平台，通过智能农机装备，实现农业精准化种植养殖管理、可视化分析与智能化决策，最大限度提高农产品产量、降低投入成本、提升农产品品质与效益，实现作物栽培过程的高产、优质、生态、安全。

此外，传统作物栽培技术已经很难解释现代作物生产中的诸多生产现象，而生物技术可以通过基因检测技术对以上现象进行深入分析，明确其内在原因。因此，拓宽作物栽培学在分子水平领域的研究，针对作物群体、个体、组织、器官、细胞等不同层次，从物质代谢、酶学基础、基因表达等微观角度开展作物生长发育、产量品质形成及逆境胁迫等方面的研究。通过学科交叉，拓宽学科领域，从而解决作物生产上的技术难题，实现创新［8］。

（二）作物栽培学与耕作学学科的发展对策

1.优化师资队伍，培养卓越人才。在培养现有人才的同时，可加大引进力度，在人才引进时应根据作物栽培学与耕作学学科研究方向设置招聘岗位，特别要鼓励信息科学和农学双重背景人员的加入，每个研究团队根据研究工作需要及成员特点合理安排岗位，择优聘用面试人员，同时加大新进人才的培养力度，为新进人才给予政策的支持，提供基本的实验室条件和工作条件。另外，要稳定、培养已有人才，实行自我培养与人才引进并举的人才管理体制。

2.强化合作交流，引领学科发展。（1）加强学科间的交流。当今世界学科发展趋势是你中有我、我中有你，相互渗透，各个学科已经没有明确的界限。在这样的背景下，作物栽培学与耕作学学科要加强与其他学科特别是信息科学、农业机械、分子生物学、植物生理学、土壤学等学科的交流，丰富和拓宽作物栽培学与耕作学的研究广度与深度。（2）加强国际交流。与国外发达国家相比，我校作物栽培学与耕作学学科在作物生产的全程机械化、信息化和智能化及作物生理生态与分子生物学结合等方面的研究还比较落后。因此，应通过出国学习、合作研究等形式加强国际交流，引进、吸收和消化先进国家在作物栽培学与耕作学学科的研究方法、技术和手段，提高我校作物栽培学与耕作学的自主创新能力。

3.立足社会需求，丰富学科内涵。目前华南农业大学作物栽培学与耕作学主要在作物生理生化、作物栽培理论与技术、耕作制度三个方面开展相关研究，这已经远远落后其他相关院校的作物栽培学科的发展，特别是在基础研究和应用基础研究方面。因此，应紧跟世界农业研究前沿，加强智慧农业和作物分子生理学等方向的相关研究。

4.着眼国际前沿，不断突破创新。依据作物栽培学与耕作学发展需求，结合自身有利条件，充分预见学科国际发展趋势，不断突破创新。同时，从学科交叉角度探索新的研究方向，保障作物栽培学与耕作学学科的优势地位，为作物学一流学科发展提供坚实的基础。