0引言
農業是指利用動植物等生物的生長發育規律，通過人工培育來獲得各種涉農產品的各部門。它是由動植物及其生存環境和人類社會構成的復雜系統。
其生產的對象是動植物，存在的基礎是生態系統。在整個農業系統中，動植物、動植物及其所處環境\\(光、溫、水、土、氣\\)之間彼此交換著物質和能量，既互惠互利又彼此掣肘。同時，人類的生產實踐活動和科學實驗也常常影響這個系統，因為人們為了達到提高農業系統生產力的目的，會不斷地努力去控制和改造它。
然而，由于農業生產的各項活動\\(諸如，產、收、貯、加、運、銷等\\)又與其所處的人類社會中的各種因素有著千絲萬縷的聯系。因此，農業生產必須要遵照國家的規劃和社會經濟發展的原則，并要受市場機制的調節。農業系統工程的目的就是通過研究上述復雜系統的各組成部分及其要素之間的關系，從中找出其本質所在，以便人們采取最佳的生產措施，使農業的發展能遵循人類社會發展的要求。
農業系統工程是把系統工程的原理和方法應用于農業生產、農業科學研究和農業管理中的一門科學，是系統工程與農業科學技術及農業經濟相互結合的一門綜合邊緣學科［1－3］。農業系統工程著眼于農業戰略研究。它從全局出發，通過定性分析和定量分析兩者相結合，對整個農業生產系統進行診斷、分析和評價，從而有效地對其進行控制和調整，以期用最少的投入和最大限度地利用各種農業資源來獲取最佳的綜合效益［4］。
1農業系統工程的發展史
農業系統工程以系統科學為基礎，萌芽于20世紀30年代，創立和發展于20世紀50年代［1］。20世紀50年代初期，美國的海地教授就開始應用農業生產函數和線性規劃模型研究美國的農業布局、不同區域各類農業生產資料的最佳投放量、多種生產要素的合理配置和最優的農業產業結構，并取得了大量的數據［5］。20世紀70年代，美國應用系統工程設計出描述棉鈴蟲種群動態的模擬模型和計算機程序。這樣，既能了解一些在田間無法進行試驗的情況，又為選擇最佳防治方案提供了定量的科學依據［6］。1975年，美國學者開始在漁業研究方面運用系統工程方法。他們通過應用系統工程方法和技術，對水域生態系統進行了綜合分析，并結合華盛頓湖實地考察，對水質不同區域的異種生態類型魚類的呼吸率、生長率、死亡率和湖區水生環境進行了模擬，并提出了控制湖水水質變化的最佳措施［1］。目前，世界各國科學家對農業系統的種植業、畜禽養殖、農機具配套、農業資源與管理、農業規劃與預測、自然資源利用、農業結構，以及農業生態環境等問題進行了研究，并提出一系列的模擬模型。
中國農業系統工程的研究與應用，與國外相比，大約晚了20年的時間。雖然國內對農業系統工程的研究起步較晚，但由于研究與應用方法得當，因而發展迅速，并取得了可喜的成就。在國家級方面，農業系統工程，已用于全國糧食預測、種植業結構優化及農林牧副漁投入產出平衡等［7－9］;自然經濟區域級有黃淮海平原農業資源時空開發配置模型［10］。省級有山西省的省、地、縣三級模型套接，山東省的農、林、牧、副、漁優化模型［11－13］。1985年，山東省在完成90個縣農業區劃的基礎上，已有16個縣轉向于農業系統工程的應用［14］。1984年下半年，安徽省用農業系統工程的方法編制肥西縣綜合規劃模型。到1987年6月底，全國省、地、縣三級把系統工程原理和方法用于區域經濟發展規劃的單位共有397個，其中用于縣級規劃的有345個［15］?，F在，我國的農業系統工程應用，不再是單純地局限于綜合發展規劃方面，還應用于林業、畜牧業、農業機械化配置及水資源規劃、土地資源規劃、土壤修復和某些農作物的栽培技術中［16－22］。
2農業系統工程的內涵
農業系統工程是通過運用系統工程的方法和技術，研究農業資源的最佳配置和農業系統功能合理運轉的一門綜合的實用性學科。它既是國民經濟系統的組成部分，又隸屬于生態系統。農業系統工程主要包括農業資源、外部能源和資金的投入，與農相關的生命物質和能量的轉化，農業信息的傳播和反饋，農產品的輸入、輸出及加工等。它運用系統工程的方法和技術對現代農業中出現的一切問題進行定量和定性的分析，為人們選擇最好的農業發展模式提供科學化的理論依據［3］。農業系統工程又是一門交叉科學，它滲透到所有與農相關的生產、經營、管理、經濟和科學技術中。在現代農業的組織和管理中，應用系統工程能使人們在創造自己所需要的高效、生態的農業過程中，找到最好的農業發展途徑，取得最佳的系統發展效果。同時，農業系統工程還是一門軟科學，它包羅萬象，除以運籌學為理論基礎外，還廣泛涉及最優化方法、概率論與數理統計、時間序列分析、多元統計分析、抽樣調查、試驗設計、信息論、決策論、控制論、可靠性理論、微電子技術、通信系統，以及農業生態學、經濟學、管理學、市場營銷學、社會學和心理學等多種學科［23－28］，其目的主要是尋找最好的決策、最優的模型、最佳的方案，以解決農業發展過程中所面臨的問題。
3農業系統工程的主要特點
1\\)復雜性［7］。復雜性是指構成農業系統的各要素間的結合關系復雜。系統不僅有大小，而且具有一定的層次。一個農場可以構成一個農業系統，一個國家的農業也可以說是一個農業系統。但這并不等于任何一個事物和過程的簡單組合都可以構成一個系統，組成系統的各要素間及組成復雜系統的各子系統間，必須要共同作用、相互依存。
2\\)開放性。在農業生產過程中，動植物的成長直接受到其所處環境\\(光、溫、水、土、氣等\\)、品種、能源、人工和機械投入等許多條件的影響和干預;農業系統時刻都在與自然和社會環境交換物質、能量和信息。
3\\)動態性。在農業系統中，作物生長、群落演變、生物繁衍及生存環境的不斷變化，使之儼然成為一個有鮮活生命的有機系統，而科技進步、生產力發展、市場調控及產業結構調整等使農業系統處于一種動態變化中。
4\\)多目標性［3］。農業生產必須要兼顧社會、經濟、生態3方面的綜合效益;對農業系統進行分析研究時，需要綜合考慮經濟、社會和生態3個方面，而不是單純的把它們割裂開來。
5\\)平臺性。新農業系統的設計，是原有系統的升華，即對老系統進行調整和改造，從而尋找出最佳方案;而不是否定原來的一切，從新開始。
6\\)整體性。農業系統是在農業生產過程中具有某種特定功能的整體。農業系統的功能必須符合人們的利益要求，即農業系統整體能夠實現某種目的。因此，農業系統的任何組分或要素都要從整體出發，以幫助整體求得最優化效果;離開了整體性，各要素的在整體中的功能便不復存在，也就不能構成系統［23］。
7\\)關聯性［29］。農業系統內部，各組份或要素之間彼此關聯，既相互促進又相互矛盾，且這種關系具有時效性和階段性，并可用具體的形式\\(定型化描述、定量化數據\\)加以表示。
8\\)時序性。農業生產系統的時序性表現為:在農業生產的過程中，農業系統內各要素或各組份在時空上錯落有序，各部門或各環節在生產上具有一定的步驟。這猶如農作物的生長，須經歷“生長－發育－成熟”這樣一個過程，每一個過程都與其前后彼此依賴、環環相扣。在農業生產過程中每項生產既可以看成是某一生產過程的深化，又可以看成是另一生產過程的基石。因此，后一個生產或環節的實施是基于完成前一個生產或環節的前提下進行的［24］。
9\\)最優性。在對各涉農經濟發展形勢進行預測時，通過各種可控措施，在兼顧社會、經濟和生態效益的前提下，盡可能地建立起多種系統優化方案，然后，對各種方案進行反復研究和比較，權衡各種方案的優劣，選擇出適合農業生產的最佳方案。以確保整個農業系統在人們的控制下，實現最佳運行，取得最好的社會、經濟和生態效益。
10\\)實踐性。農業系統工程要緊密結合農業生產的實際，經受實踐的檢驗。實踐是檢驗真理的唯一標準。新中國幾十年來農業生產的經驗告訴人們，要完成新時期的總任務、總目標，需要在吃透本地區自然資源優勢的基礎上進行宏觀決策，才能獲得一個比較符合客觀實際的科學的決策思想［25］。
11\\)綜合性［29］。農業系統工程涉獵與農業生產有關的諸多學科和因素，因此在處理農業系統面臨的問題時，必須綜合考慮各個因素，強調多學科之間的協作。
4農業系統工程學科方法農業系統工程的理論
基礎主要是系統論、控制論和信息論;解決問題的工具主要是數學，尤其是運籌學、統計學、最優化方法等;技術支撐是微電子技術。
目前，在農業系統工程中，解決問題的常用方法有以下幾種:
1\\)模型法。一般情況下，農業系統都具有較大規模，且其形式極為復雜。因此，建立和實現農業系統具有相同性質和功能的模型\\(Model\\)，運用其來分析研究現實農業系統，進而明確各部分系統的功能，是農業系統工程中采用的一個重要方法［26］。常用的模型有物理模型、數學模型、計算機模擬、圖解模型、框架模型和結構模型等。其中，應用最廣泛的是數學模型，如線性規劃模型、生產函數模型、投入產出模型、線性回歸模型、Logistic回歸分析模型、主成分分析模式、因子分析模型，以及相關分析模型等。
2\\)系統診斷。即采用定性化與定量化的分析工具，對從農業生產過程中獲取的數據、信息和資料進行分析研究，全面探討現有農業系統的運行機理，從中找出影響農業系統運轉的主要因素并加以控制和調整，旨在改善、提高農業系統的運轉功能。
3\\)系統預測。即利用對已有的數據、資料進行分析研究所得的結果，對未來農業系統的走向做出合理的預測。常用的方法有回歸分析法、時間序列法、數據包絡分析、模糊綜合分析、Maquist指數法及Topsis法等。
4\\)決策論［3］。所謂決策論，就是指運用模型去綜合評價實施的各種策略對系統的運行和狀態產生的影響，以選取綜合效益最優的策略。農業生產決策支持系統是指以農業區域經濟為研究對象，以農業可持續發展為目標，綜合運用微電子技術、管理科學、農學、生態學、統計學、信息論、系統工程和運籌學等多種科學知識，針對農業生產過程中的非結構或半結構化決策問題，通過提供自然和社會環境的先驗信息、協助明確問題、模擬計算和列舉可能方案等多種方式，為農業生產的管理者作出正確決策提供幫助的計算機管理軟件系統［27］。
5農業系統工程的應用
農業系統工程是系統工程技術轉化為農業現實生產力的具體體現，其通過運用現代的科技、規劃、建設、生產和管理手段將生物科技、農業措施、農業生產、農業經營和農業管理結為一體，推動農業的快速發展。它通過建立最優化的農業發展模式使農業資源得到充分利用，從而提高了農業資源的利用效率，使農業經濟效益、生態效益和農產品質量得到提高，以增強農產品市場的競爭力。它通過采用現代科學化的經營和管理手段，為農作物生長提供適宜的環境，保持農業可持續發展，促進農業向現代化進一步邁進［28］。農業系統工程常被用于以下幾個方面:
1\\)用于研究一個農場、地區、國家，甚至全世界的農業發展規劃和農業政策問題。如水、土和空間資源的最佳分配，農業機械的最佳配備，解決世界糧食問題的優化方案等［30－33］。
2\\)預測農業生產的前景，研究改進農業的經營管理。通過運用現代電子和通訊設備，建立現代農業綜合信息服務平臺，獲取、分析和處理農業數據與信息，實現農業信息管理、共享和交換的電子化，以及農業系統預測和決策的智能化［34］。如用草地農業系統工程開發南方草地資源發展精準養殖業，農業旱災預測及其風險管理等［35，36］。
3\\)研究在不同農業發展模式中，動、植物生長發育的情況，從而挑選出最適合本區域的農業生產模式。如研究不同復種方式對紅壤旱地產生的經濟和生態效益［37］。
4\\)確定農業工程設施的最佳設計方案，目的是以最少的資源投入創造高效、高產和優質的農產品，實現農業集約、高效及可持續發展。如應用系統工程原理確定低碳生態能源經濟循環農業典型模式及配套技術、畜禽糞便污染的控制模擬及防空對策和設施農業等［38－41］。
6農業系統工程實施措施
在中國，農業是國民經濟的基礎，是關于國計民生的大事。要大力發展現代農業，必須以現代系統科學為指導，將傳統農業與現代科術相結合，把它變成一個集傳統農業、技術加工、產業新型和優化人類生存環境的現代化大農業［42－43］。首先，根據農村體制改革所導致的農業系統范疇內的變化，增加對現代農業發展的宏觀調查，加強對現代農業發展的微觀管理。
尤其是在農村實行政社分開后，就更加要求各級政府部門不僅要加強對農業的宏觀調控，還要加強對農村涉農企業的微觀管理;加強對農民在涉農生產和經營過程中的指導、規劃和監督，促進農業生產遵照整個農業系統的要求，朝著良性循環的方向發展。其次，要根據農業發展的需要，調整和確立農業系統工程所要取得的目標?，F代農業的發展目標不再像過去那樣，片面追求糧食高產;而是以提高農民人均凈產值，增加農民收入水平為目標。這就需要應用農業系統工程，來評價有利于提高人均凈產值的各個要素。這既要考慮農產品的產量和農民收入，又要考慮與農相關的其它各行業的生產和收入情況。同時，還要考慮人力資源、機械動力、外部能源投入等因素，建立起一套能夠反映提高人均凈產值的農業系統工程技術，使系統目標以及實現這個目標的方案和措施達到最優化。最后，政府需加大扶持力度。政府應根據農業系統工程技術的特點，加強扶持措施:一是建設一批按新機制運行且能很好地促進現代農業發展的工程技術中心;二是給予資金保障，即每年在科技計劃項目的立項上向其作適當傾斜;三是要加大農業系統工程技術集成、中試、示范基地建設，加速農業系統工程技術成果向現實生產力的轉化;四是要加大農業系統工程科技高端人才的培養力度［44］。
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