序言：作為思想的載體和知識(shí)的探索者，寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇農(nóng)業(yè)技術(shù)資源，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)資源；技術(shù)創(chuàng)新；科技價(jià)值鏈；系統(tǒng)創(chuàng)新

中圖分類號(hào) F426 [KG*2]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A [KG*2]文章編號(hào) 1002-2104(2011)02-0124-06

農(nóng)業(yè)是資源密集型產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)科技的進(jìn)步實(shí)質(zhì)上就是人類對農(nóng)業(yè)資源的保護(hù)和開發(fā)利用能力的提升，其關(guān)鍵在于農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的大量涌現(xiàn)。本文將農(nóng)業(yè)資源系統(tǒng)理論與農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新學(xué)的理論與方法相結(jié)合，重點(diǎn)闡述基于科技價(jià)值鏈的農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新三環(huán)模式及鏈接機(jī)制。

1 農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的類型

農(nóng)業(yè)資源主要包括土地資源、生態(tài)資源、生物資源、人力資源和科技資源等。農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新實(shí)質(zhì)上就是以提高各類農(nóng)業(yè)資源利用率為核心的農(nóng)業(yè)技術(shù)改造和技術(shù)革新，如提高土地利用率、光能利用率、肥料利用率、水資源利用率、勞動(dòng)力利用率等，農(nóng)作物品種改良、新種植制度、新栽培技術(shù)、新農(nóng)藥、新化肥、新農(nóng)機(jī)及農(nóng)業(yè)工程等，無一不是把提高農(nóng)業(yè)資源利用率作為重中之重。由此可見，農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新是各類農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)的核心目標(biāo)。農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的價(jià)值體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益上。從農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的實(shí)際看，并非其技術(shù)創(chuàng)新必有經(jīng)濟(jì)效益，有許多農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新屬于公益性農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，無法進(jìn)行商業(yè)化，也無法進(jìn)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，也不可能從市場上獲得高于機(jī)會(huì)成本的利潤，但這類農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新往往具有巨大的社會(huì)效益或生態(tài)效益，給人類帶來新的社會(huì)福利。

另一類可營利的農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新稱為經(jīng)營性農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。大多數(shù)農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新屬于公益性農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，多以社會(huì)效益為主，經(jīng)營性農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新只是其中一部分。據(jù)對科技部國家科技成果網(wǎng)分類數(shù)據(jù)庫公布的我國科技成果統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，1996年-2006年6月，經(jīng)營型農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新占我國19248項(xiàng)農(nóng)業(yè)科技登記成果的23.74%，占我國17 496項(xiàng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用成果的25.69%，占我國7 779項(xiàng)農(nóng)業(yè)高新技術(shù)成果的28.76%,在這三類成果中，經(jīng)營性農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新平均占25.39%。總起來看，經(jīng)營性農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新占農(nóng)業(yè)科技成果總量的1/4，但這些農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)化技術(shù)僅有一小部分可能被企業(yè)采納并轉(zhuǎn)化成功。而公益性農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新在農(nóng)業(yè)各類技術(shù)領(lǐng)域都占大多數(shù)。這一方面反映出我國農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的效率不高，另一方面也與農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的特性有關(guān)。一般而言，農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新具有一般技術(shù)創(chuàng)新共有的特性，如系統(tǒng)性、非線性、動(dòng)態(tài)性、外部性及風(fēng)險(xiǎn)性等，也有農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新固有的特性，如外部性強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)性高、周期性長、獨(dú)占性差、帶動(dòng)性廣、擴(kuò)散性強(qiáng)等［1］。

在農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新方面，我國經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的奮斗和積累，取得了巨大的進(jìn)步，超級(jí)雜交水稻、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉等方面的科技成果處于國際領(lǐng)先水平，產(chǎn)生了大批國際先進(jìn)水平的科技成果。但與世界發(fā)達(dá)國家相比，我國仍有一定的差距，總體上技術(shù)創(chuàng)新水平相差15年左右，在科技成果轉(zhuǎn)化率方面相差更遠(yuǎn)，約落后30年左右。例如，“十五”期間，我國農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率達(dá)48%，而發(fā)達(dá)國家為70%-80%。作物良種利用覆蓋率，發(fā)達(dá)國家達(dá)100%，我國為80%-90%。化肥有效利用率，發(fā)達(dá)國家為50%-60%以上，我國為30%左右。灌溉水利用率，發(fā)達(dá)國家為70%-80%以上，我國為30%-40%。發(fā)達(dá)國家已全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化，而我國的農(nóng)業(yè)機(jī)械化在機(jī)具、裝備及質(zhì)量技術(shù)水平方面，只相當(dāng)于20世紀(jì)60年代國際上的一般水平，我國的機(jī)耕利用率為55.3%，機(jī)播率為19%，機(jī)收率為10.5%［2］。

黃鋼等：農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新三環(huán)模式及鏈接特性中國人口•資源與環(huán)境 2011年 第2期如何從我國農(nóng)業(yè)科技資源分布的實(shí)際情況看，充分發(fā)揮好多元化農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新主體的協(xié)同創(chuàng)新作用，更加快速高效和資源節(jié)約地提高農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的資源利用效率？如何以科技價(jià)值鏈系統(tǒng)創(chuàng)新管理理論為基礎(chǔ)，正確認(rèn)識(shí)農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新從創(chuàng)新理念到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的規(guī)律，這對于提高我國農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新能力和農(nóng)業(yè)資源的利用率，具有十分重要的意義。

2 基于科技價(jià)值鏈的農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新三環(huán)模式首先，應(yīng)明確科技價(jià)值鏈的概念與內(nèi)涵，進(jìn)而闡述基于科技價(jià)值鏈的農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新三環(huán)模式及其鏈接機(jī)制。

2.1 科技價(jià)值鏈的概念與內(nèi)涵

科技價(jià)值鏈（Science―Technology Value Chain）是指從技術(shù)創(chuàng)新源到技術(shù)市場化開發(fā)的全過程中，由一系列相互獨(dú)立、相互聯(lián)系的創(chuàng)新主體鏈接起來的、使科技開發(fā)價(jià)值不斷增值的創(chuàng)新鏈條集合體［3］。農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈?zhǔn)侵笍霓r(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新源到科技成果產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的全過程中，由一系列相互獨(dú)立、相互聯(lián)系的創(chuàng)新主體鏈接起來的，使其科技開發(fā)價(jià)值不斷增值的農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新鏈條集合體。這一創(chuàng)新鏈條集合體包括從創(chuàng)新來源、原創(chuàng)構(gòu)想、技術(shù)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)原型、技術(shù)孵化、技術(shù)商品、標(biāo)準(zhǔn)品種技術(shù)到新品種市場開發(fā)等8類功能節(jié)點(diǎn)，企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)、投資者、政府、中介機(jī)構(gòu)、推廣機(jī)構(gòu)等若干創(chuàng)新主體都是其價(jià)值鏈中的網(wǎng)絡(luò)組織成員，它們在農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈構(gòu)建中分別承擔(dān)著不同功能節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)新功能。以農(nóng)作物種子作為農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的典型代表，表1剖析了種子技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈的功能節(jié)點(diǎn)及結(jié)構(gòu)特征。

2.2 農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的三環(huán)模式

技術(shù)生命有機(jī)體在其系統(tǒng)發(fā)育成長過程中，有三個(gè)階段與技術(shù)創(chuàng)新有緊密關(guān)聯(lián)，形成了由相關(guān)功能節(jié)點(diǎn)按技術(shù)創(chuàng)新的生長邏輯鏈接而成的三個(gè)關(guān)鍵創(chuàng)新環(huán)，即研發(fā)創(chuàng)新環(huán)、孵化創(chuàng)新環(huán)和市場創(chuàng)新環(huán)，它們分別對應(yīng)于技術(shù)創(chuàng)新的孕育期、嬰兒期和成長期，這一模式稱為基于科技價(jià)值鏈的農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新三環(huán)模式，簡稱“三環(huán)模式”。圖1描述的基于科技價(jià)值鏈的農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新單鏈型三環(huán)模式，是最基本的經(jīng)過抽象后的模式，實(shí)際情況遠(yuǎn)比這一模式復(fù)雜得多，存在著雙鏈?zhǔn)健⒍噫準(zhǔn)胶途W(wǎng)鏈?zhǔn)降榷喾N三環(huán)模式衍生子模式，共同構(gòu)成了以三環(huán)模式為基本結(jié)構(gòu)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)［4］。

創(chuàng)新環(huán)研究創(chuàng)新環(huán)孵化創(chuàng)新環(huán)市場創(chuàng)新環(huán)技術(shù)發(fā)育期技術(shù)孕育期技術(shù)嬰兒期技術(shù)成長期技術(shù)創(chuàng)新

發(fā)育階段研發(fā)創(chuàng)新階段孵化創(chuàng)新階段市場創(chuàng)新階段功能節(jié)點(diǎn)構(gòu)成S，O，D，EE，I，CC，P，M

2．3 研發(fā)創(chuàng)新環(huán)

研發(fā)創(chuàng)新環(huán)（R&DCycles）是三環(huán)模型中的第Ⅰ環(huán)，包括從創(chuàng)新來源（S）原創(chuàng)構(gòu)想（O）技術(shù)設(shè)計(jì)（D）實(shí)驗(yàn)原型（E）四個(gè)功能節(jié)點(diǎn)以及由這四個(gè)功能節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的多重循環(huán)創(chuàng)新鏈環(huán)。

研發(fā)創(chuàng)新階段的輸入集即運(yùn)籌決策子系統(tǒng)是創(chuàng)新來源S，輸出集是實(shí)驗(yàn)原型E，從SODE的多重循環(huán)創(chuàng)新是運(yùn)作子系統(tǒng)。運(yùn)籌決策子系統(tǒng)的中心是研發(fā)創(chuàng)新子系統(tǒng)的“序參量”［5］。按照農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新目標(biāo)，創(chuàng)新組織將大量豐富的來自市場需求和技術(shù)新進(jìn)展的各種信息經(jīng)過整合，以項(xiàng)目建議、創(chuàng)新方案等信息形式指向系統(tǒng)預(yù)期的技術(shù)創(chuàng)新目標(biāo)。在創(chuàng)新目標(biāo)指引下，經(jīng)過對創(chuàng)新來源和原始構(gòu)想的多次評(píng)估、篩選，再作出決策，將少數(shù)優(yōu)

新來源S種子科技價(jià)值鏈的起始點(diǎn)，種子技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)：種質(zhì)資源收集、保護(hù)；創(chuàng)新、利用；育種和生物技術(shù)創(chuàng)新各類專利、專有技術(shù)及新品種權(quán)為標(biāo)志大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)、專業(yè)協(xié)會(huì)、投資及中介機(jī)構(gòu)等品種原

創(chuàng)構(gòu)想O從知識(shí)和技術(shù)向市場和應(yīng)用轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)：市場導(dǎo)向的育種目標(biāo)創(chuàng)新；實(shí)現(xiàn)育種目標(biāo)的方法創(chuàng)新；圍繞目標(biāo)的種質(zhì)資源創(chuàng)新以具有市場應(yīng)用前景的育種創(chuàng)新方案為標(biāo)志大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)、專業(yè)協(xié)會(huì)、投資及中介機(jī)構(gòu)等品種技

術(shù)設(shè)計(jì)D育種創(chuàng)新方案的技術(shù)細(xì)化：資源、方法、技術(shù)、目標(biāo)的整合；可操作方案的具體化以可操作的品種創(chuàng)新方案為標(biāo)志大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)、專業(yè)協(xié)會(huì)、投資及中介機(jī)構(gòu)等品種實(shí)

驗(yàn)原型E育種創(chuàng)新方案的產(chǎn)品化：選育新品系、新組合；預(yù)備試驗(yàn)；區(qū)域試驗(yàn)；生產(chǎn)試驗(yàn)；農(nóng)藝學(xué)試驗(yàn)；品種審定以形成具有市場應(yīng)用前景的新品種權(quán)為標(biāo)志大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)、新品種實(shí)驗(yàn)體系品種技

術(shù)孵化I新品種產(chǎn)業(yè)化開發(fā)：育種家種子基本種子簽證種子標(biāo)準(zhǔn)種子；新品種種子體系；多點(diǎn)生產(chǎn)試驗(yàn)與示范；標(biāo)準(zhǔn)化栽培技術(shù)研究與示范；種子生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化和基地培訓(xùn)；小農(nóng)戶種子繁育計(jì)劃與種子質(zhì)量控制以成熟的產(chǎn)業(yè)化新品種、新技術(shù)為標(biāo)志企業(yè)為主、研究機(jī)構(gòu)、推廣機(jī)構(gòu)、農(nóng)民專業(yè)協(xié)會(huì)品種技

術(shù)商品C將成熟的新品種在商業(yè)化中推廣應(yīng)用：種子大規(guī)模生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理；種子加工、貯藏、物流；質(zhì)量控制：簽證、檢驗(yàn)；營銷網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與銷售；高產(chǎn)示范與售后技術(shù)服務(wù)以新品種市場占用率逐步提高為標(biāo)志企業(yè)為主，研究機(jī)構(gòu)、經(jīng)銷商推廣機(jī)構(gòu)、農(nóng)民專業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)品

種技術(shù)P品種生產(chǎn)、繁育制種、高產(chǎn)栽培及加工技術(shù)，質(zhì)量控制等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化各類新品種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)為主，研究機(jī)構(gòu)、經(jīng)銷商推廣機(jī)構(gòu)、農(nóng)民專業(yè)協(xié)會(huì)品種市

場開發(fā)M系列新產(chǎn)品在市場中大規(guī)模應(yīng)用：種子大面積生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化；質(zhì)量控制；加工、貯藏、物流；市場開發(fā)與營銷拓展；廣告宣傳與高產(chǎn)示范；售后技術(shù)服務(wù)品種創(chuàng)新收益超過投資，占有率大幅度提高，形成知名品牌企業(yè)為主，經(jīng)銷商推廣機(jī)構(gòu)、農(nóng)民專業(yè)協(xié)會(huì)

選項(xiàng)目進(jìn)入“技術(shù)設(shè)計(jì)――實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)――反饋修正”的反復(fù)循環(huán)，依據(jù)技術(shù)原理，按照實(shí)施的規(guī)則、程序，實(shí)現(xiàn)客體狀態(tài)的物質(zhì)、信息、能量轉(zhuǎn)換。最終達(dá)到輸出符合技術(shù)創(chuàng)新目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)原型E。實(shí)質(zhì)上，這一過程是按創(chuàng)新組織制定的技術(shù)創(chuàng)新定向目標(biāo)而進(jìn)行信息收集、加工、處理的技術(shù)創(chuàng)新過程，也是實(shí)現(xiàn)優(yōu)化技術(shù)的人工定向選擇和創(chuàng)新管理的過程。研發(fā)創(chuàng)新階段農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的主要特點(diǎn)：

（1）構(gòu)建豐富的創(chuàng)新源是基礎(chǔ)：從技術(shù)進(jìn)化論的角度講，優(yōu)化的技術(shù)是從大群體中篩選出來的，是在一定條件下的定向選擇。豐富的創(chuàng)新源就是供決策者評(píng)估篩選的創(chuàng)新樣本群體，創(chuàng)新源越豐富，變異群體越大，篩選出優(yōu)化技術(shù)實(shí)驗(yàn)原型的機(jī)率越高。豐富的創(chuàng)新源是研究創(chuàng)新階段多出成果、快出成果的關(guān)鍵。

（2）重視鼓勵(lì)不同的技術(shù)路徑：不同的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)往往有不同創(chuàng)新思路，因而創(chuàng)新組織在選擇眾多的創(chuàng)新項(xiàng)目時(shí)，要重視選擇具有不同技術(shù)路徑的創(chuàng)新方案，在不同技術(shù)路徑背后包含著不同的核心技術(shù)思想。

（3）要保持適度的選擇壓力：在研發(fā)創(chuàng)新初期，選擇壓力要小，要讓各種不同的創(chuàng)新思路都有發(fā)展的機(jī)會(huì)，到了技術(shù)設(shè)計(jì)階段，要逐步加大選擇壓力，加強(qiáng)多因素、多功能、多指標(biāo)測試。

在品種技術(shù)創(chuàng)新中，種質(zhì)資源是最重要的創(chuàng)新源。作物育種的重大突破、優(yōu)良新品種的選育，無不源于優(yōu)質(zhì)品種資源和關(guān)鍵性基因資源的發(fā)現(xiàn)和利用。種質(zhì)資源的保護(hù)和利用關(guān)系到人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展、生物多樣性及人類生存安全問題，需要做大量的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)工作。因而，發(fā)達(dá)國家各國政府給予高度重視，都拔付巨款用于種質(zhì)資源研究。許多國家設(shè)有國家種質(zhì)資源專門研究機(jī)構(gòu)。

2．4 孵化創(chuàng)新環(huán)

孵化創(chuàng)新環(huán)（Incubation Cycles）是三環(huán)模型中的第Ⅱ環(huán)，包括實(shí)驗(yàn)原型E技術(shù)孵化I技術(shù)商品C三個(gè)功能節(jié)點(diǎn)以及由這三個(gè)功能節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的多重循環(huán)創(chuàng)新鏈環(huán)。

這一階段的輸入集是實(shí)驗(yàn)原型E，運(yùn)作子系統(tǒng)通過以工藝流程創(chuàng)新為主的EIC的鏈環(huán)式多重循環(huán)，優(yōu)選出主流設(shè)計(jì)，再圍繞主流設(shè)計(jì)完善規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)工藝。輸出集是基本定型的創(chuàng)新產(chǎn)品C。這一階段。實(shí)質(zhì)上是優(yōu)選主流設(shè)計(jì)、優(yōu)選創(chuàng)新工藝的人工定向選擇和創(chuàng)新管理的子過程。這一階段的“序參量”仍然是技術(shù)創(chuàng)新定向的目標(biāo)［6］。

孵化創(chuàng)新階段，可以形成大量的專利、專有技術(shù)和品種權(quán)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)。這一階段，也是技術(shù)轉(zhuǎn)讓的重要時(shí)機(jī)，是進(jìn)入技術(shù)交易和合作開發(fā)的重要階段。近年來，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中出現(xiàn)了許多從事研發(fā)孵化的專業(yè)化公司，也有許多專門進(jìn)行技術(shù)孵化的高科技風(fēng)險(xiǎn)投資公司［7］。孵化創(chuàng)新階段，技術(shù)孵化平臺(tái)建設(shè)至關(guān)重要，主要是需要用于中試和小批量生產(chǎn)的通用型設(shè)施設(shè)備、各種測試儀器設(shè)備，這部分設(shè)備投資大大高于研發(fā)創(chuàng)新階段。目前我國大學(xué)、科研院所技術(shù)孵化平臺(tái)建設(shè)較差，而應(yīng)作為技術(shù)創(chuàng)新主體的企業(yè)在技術(shù)孵化平臺(tái)建設(shè)的投資有限。這是我國科技成果轉(zhuǎn)化率低的制約瓶頸因素之一。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要對象是有生命的生物體，其根本的特點(diǎn)是農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)和自然再生產(chǎn)的過程交織在一起。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，自然生態(tài)環(huán)境對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有較強(qiáng)的影響力。因此，在技術(shù)孵化環(huán)節(jié)必須對農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的成果適用性進(jìn)行廣泛全面的測試，確定適宜新品種性技術(shù)的相關(guān)條件，制定相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選擇適當(dāng)?shù)脑耘嗉夹g(shù)，建立嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系。這樣才可能為后續(xù)的大規(guī)模生產(chǎn)提供詳細(xì)規(guī)范的執(zhí)行依據(jù)，最大限度的降低農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

2．5 市場創(chuàng)新環(huán)

市場創(chuàng)新環(huán)（Market Innovation Cycles）是三環(huán)模型中的第Ⅲ環(huán)，包括技術(shù)商品C標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品P市場開發(fā)M三個(gè)功能節(jié)點(diǎn)以及三個(gè)功能節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的多重循環(huán)創(chuàng)新鏈環(huán)。市場創(chuàng)新環(huán)的創(chuàng)新能力是CPM功能節(jié)點(diǎn)創(chuàng)新鏈接組合的函數(shù)。

這一階段的輸入集是經(jīng)過優(yōu)化的創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)品C（包含新產(chǎn)品、新技術(shù)、新服務(wù)），CPM運(yùn)作子系統(tǒng)主要是以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化為核心，輸出集則是定型的、標(biāo)準(zhǔn)化的創(chuàng)新產(chǎn)品M。這一過程起支配作用的“序參量”是經(jīng)過市場測試的技術(shù)創(chuàng)新的定向目標(biāo)。市場創(chuàng)新階段農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的特點(diǎn)是：

（1）以產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化為核心進(jìn)行漸進(jìn)性技術(shù)創(chuàng)新。產(chǎn)品和工藝創(chuàng)新的頻率大幅度下降，技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)是圍繞產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，降低生產(chǎn)成本、穩(wěn)定質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，涉及新產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、管理標(biāo)準(zhǔn)化、工作標(biāo)準(zhǔn)化等。

（2）市場測試是技術(shù)創(chuàng)新的重要組成部分。技術(shù)創(chuàng)新目標(biāo)就是要通過創(chuàng)新產(chǎn)品從市場上獲取創(chuàng)新收益，因而市場顧客的認(rèn)同程度、購買欲望、滿意度、反饋改進(jìn)意見等都是重要的測試指標(biāo)。

（3）創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)增大。因?yàn)檫@一階段要加大規(guī)模化生產(chǎn)的專用設(shè)施設(shè)備投資，原材料購買和生產(chǎn)、經(jīng)營周轉(zhuǎn)金要大幅度提高，如果在市場營銷方面或質(zhì)量管理方面出現(xiàn)大的損失，企業(yè)很難收回全部創(chuàng)新投入，因而也就達(dá)不到進(jìn)入市場開發(fā)功能節(jié)點(diǎn)的度量指標(biāo)。

這一階段，在市場需求旺盛的前提下，創(chuàng)新產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化成為技術(shù)創(chuàng)新的重中之重。在國際農(nóng)產(chǎn)品競爭中，發(fā)達(dá)國家就利用技術(shù)法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、合格評(píng)定程序、包裝與標(biāo)簽規(guī)范、商品檢疫制度和綠色環(huán)保要求等措施設(shè)置了重重技術(shù)壁壘，使我國大批農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格競爭優(yōu)勢難以發(fā)揮作用。我國目前尚有80%的農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)未與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。我國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)中存在著諸多問題，缺乏先進(jìn)性、原始化、配套性、實(shí)用性等。如歐盟對進(jìn)口茶葉農(nóng)藥殘留量限量達(dá)56項(xiàng)，德國56項(xiàng)，英國13項(xiàng)，日本64項(xiàng)。而我國迄今只規(guī)定了兩項(xiàng)指標(biāo)（六六六和滴滴涕殘留量），嚴(yán)重影響我國企業(yè)的茶葉出口［8］。

2．6 技術(shù)特征值

通過對農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新三環(huán)模式技術(shù)特征值變化的分析，發(fā)現(xiàn)其主要技術(shù)創(chuàng)新參數(shù)呈現(xiàn)連續(xù)性變化的趨勢，對不同創(chuàng)新階段的技術(shù)系統(tǒng)管理具有一定的參考價(jià)值。表2分析了農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新三個(gè)關(guān)鍵創(chuàng)新環(huán)20項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新相關(guān)參數(shù)的變化趨勢。

從研發(fā)創(chuàng)新環(huán)到市場創(chuàng)新環(huán)，創(chuàng)新投入、創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)價(jià)值、技術(shù)可保護(hù)性、市場化程度、顧客滿意度、生產(chǎn)投[CM)]

表2 農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新三環(huán)模式特征值的變化趨勢

Tab.2 Trends of the changes in the characteristic values

in the three cycle model of technical innovation of the

agricultural resources

技術(shù)特性

Characteristics研發(fā)創(chuàng)新環(huán)

R&D cycle孵化創(chuàng)新環(huán)

Incubation cycle市場創(chuàng)新環(huán)

Market innovation

cycle創(chuàng)新頻率高低創(chuàng)新投入低高創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)低高創(chuàng)新淘汰高低技術(shù)價(jià)值低高期權(quán)價(jià)值高低投資回報(bào)高低競爭能力弱強(qiáng)技術(shù)保護(hù)低高技術(shù)穩(wěn)定弱強(qiáng)技術(shù)新穎強(qiáng)中技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低高商業(yè)開發(fā)低高顧客滿意低高生產(chǎn)成本高低生產(chǎn)投資低高盈利特性低高內(nèi)部協(xié)同弱強(qiáng)環(huán)境和諧低高組織控制弱強(qiáng)資、盈利性及環(huán)境和諧性等呈現(xiàn)出由低到高的變化趨勢，而創(chuàng)新頻率、淘汰率、技術(shù)期權(quán)價(jià)值、技術(shù)投資回報(bào)、單位生產(chǎn)成本等則呈現(xiàn)出由高到低的變化趨勢。概括起來講，有三個(gè)方面的變化特征：（1）創(chuàng)新投入逐步增大；（2）技術(shù)價(jià)值持續(xù)增值；（3）創(chuàng)新管理逐步強(qiáng)化。

3 農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈系統(tǒng)鏈接特性

在農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新過程中，由各功能節(jié)點(diǎn)組配鏈接成鏈接單元，再由鏈接單元鏈接成關(guān)鍵創(chuàng)新環(huán)，進(jìn)而構(gòu)成三環(huán)模式鏈條集合體系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，這一“點(diǎn)元環(huán)鏈網(wǎng)”的逐級(jí)鏈接構(gòu)建科技價(jià)值鏈創(chuàng)新系統(tǒng)的過程，表現(xiàn)出定向有序性、無限多樣性、互利共生性和價(jià)值遞增性等創(chuàng)新價(jià)值鏈接的規(guī)律性特性。

3．1 定向有序性

系統(tǒng)鏈接的定向有序性包含三層意義。其一，農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈的系統(tǒng)鏈接是以技術(shù)創(chuàng)新目標(biāo)為指向的。從技術(shù)創(chuàng)新源S到大規(guī)模技術(shù)市場化M的全過程中，企業(yè)始終以其技術(shù)創(chuàng)新目標(biāo)為指向，分階段實(shí)現(xiàn)從技術(shù)創(chuàng)新源到技術(shù)市場化的定向鏈接，稱之為面向市場的正向鏈接。

其二，系統(tǒng)鏈接是有序的。在技術(shù)創(chuàng)新源S到大規(guī)模創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化M的農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈三環(huán)模式中，從科技價(jià)值鏈上一功能節(jié)點(diǎn)只能與其相鄰的下位功能節(jié)點(diǎn)鏈接才是技術(shù)創(chuàng)新的正確有效、合乎技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展規(guī)律的鏈接，除此而外的各種跨越中間過程的正向鏈接屬于錯(cuò)誤鏈接之列。

其三，順序鏈接單元具有不可替代性。由于系統(tǒng)鏈接必須是定向有序的，因而農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈三環(huán)模式中各種順序鏈接單元都有其特定的創(chuàng)新功能，其在三環(huán)模式中的地位和創(chuàng)新作用具有不可替代性。

3．2 無限多樣性

系統(tǒng)鏈接的無限多樣性，是指在農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈三環(huán)模式中，可以產(chǎn)生無限多樣的技術(shù)創(chuàng)新鏈接組合和鏈接方式。可從三個(gè)方面分析。

第一，同一核心技術(shù)可以衍生出無限多樣的農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品。在農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈三環(huán)模式中，在技術(shù)創(chuàng)新源S到大規(guī)模創(chuàng)新技術(shù)市場化M過程中，任何市場化的創(chuàng)新產(chǎn)品都是由8個(gè)功能節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)新集合體，即：

Ω=（X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8；∑；T） (1)

Ω為技術(shù)集合體，Xi=代表功能節(jié)點(diǎn)，（I=1，2……8），∑代表環(huán)境影響，T：代表時(shí)間

S與M之間有六個(gè)中間功能節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)功能節(jié)點(diǎn)都可以有N種次生變化，若六個(gè)中間功能節(jié)點(diǎn)都產(chǎn)生n種次生變化，則源于同一核心技術(shù)從原創(chuàng)構(gòu)想O到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化P的六個(gè)功能節(jié)點(diǎn)，可能產(chǎn)生N6種類型的農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈組合。

第二，技術(shù)基因重組的無限多樣性。技術(shù)雜交、基因重組、交叉、融合、相互滲透是農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的主要途徑，若源于兩個(gè)核心技術(shù)系統(tǒng)之間進(jìn)行雜交、重組、交叉、融合，按指數(shù)定律，則可能產(chǎn)生N6•N6=N6+6=N12。若有M多種技術(shù)交叉融合，則可能產(chǎn)生N6M種技術(shù)組合，有：N=（1，2……∞），M=（1，2……∞），則N6M∞。

第三，技術(shù)集合系統(tǒng)的多樣性。按邁克爾•波特的論述，技術(shù)遍布企業(yè)價(jià)值鏈之中，企業(yè)是各種技術(shù)的集合體［9］。這一點(diǎn)啟迪我們，每一個(gè)企業(yè)作為一個(gè)技術(shù)集合系統(tǒng)，其技術(shù)創(chuàng)新能力都不同，同一技術(shù)創(chuàng)新組合與不同的企業(yè)結(jié)合，必然產(chǎn)生不同甚至相差很遠(yuǎn)的創(chuàng)新效果。這進(jìn)一步增加了農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)鏈接的無限多樣性。

3．3 互利共生性

在農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的實(shí)踐中，基于科技價(jià)值鏈三環(huán)模式的技術(shù)創(chuàng)新全過程可以由一個(gè)科技和經(jīng)濟(jì)實(shí)力強(qiáng)大的企業(yè)全程做完。但在大多數(shù)情況下，農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈三環(huán)模式的技術(shù)創(chuàng)新往往是由以某一旗艦企業(yè)為核心，經(jīng)過大學(xué)、科研院所和多個(gè)企業(yè)組成的協(xié)同創(chuàng)新利益共同體系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來完成的。由于多種內(nèi)部和外部驅(qū)動(dòng)因素的共同作用，促使多個(gè)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)鏈接成由多種科技價(jià)值鏈構(gòu)成的農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，合作創(chuàng)新成為農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈創(chuàng)新系統(tǒng)生成、構(gòu)建、運(yùn)行、維護(hù)、更新、發(fā)展的重要機(jī)制，處于同一科技價(jià)值鏈鏈條上或在同一科技價(jià)值鏈價(jià)值網(wǎng)絡(luò)體系中的各成員組織成為了合作鏈條上的組織節(jié)點(diǎn)，形成了組織成員之間以利益為紐帶的互利共生關(guān)系。互利共生關(guān)系由于能達(dá)到所有參與組織成員互利共贏的效果，必然成為像科技價(jià)值鏈這種網(wǎng)絡(luò)化成員組織合作創(chuàng)新的主要形式。協(xié)作利益和分配機(jī)制是農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

3．4 價(jià)值遞增性

從技術(shù)創(chuàng)新源到大規(guī)模成果市場化的過程，也就農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈系統(tǒng)各功能節(jié)點(diǎn)的逐級(jí)鏈接，實(shí)現(xiàn)價(jià)值升值的過程。農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的價(jià)值，對于創(chuàng)新者來說是創(chuàng)新收益；對于主持或參與創(chuàng)新的企業(yè)來說，是企業(yè)的價(jià)值增長和利潤的增長；對創(chuàng)新產(chǎn)品的用戶來說，是顧客愿意為創(chuàng)新產(chǎn)品支付的價(jià)格。因此，農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的價(jià)值應(yīng)該是技術(shù)價(jià)值、企業(yè)價(jià)值和顧客價(jià)值的統(tǒng)一。如果一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新成果最終通過農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈三個(gè)階段8個(gè)功能節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了科技價(jià)值鏈的系統(tǒng)創(chuàng)新，則必然為企業(yè)、顧客和創(chuàng)新者帶來創(chuàng)新收益。反之，若未能通過，則其或胎死腹中，或半途夭折，或進(jìn)入技術(shù)休眠期，或給企業(yè)帶來巨大損失，最終未能完成農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值鏈的系統(tǒng)創(chuàng)新。

終上所述，基于科技價(jià)值鏈的農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新三環(huán)模式為加強(qiáng)農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新和提高其轉(zhuǎn)化效率提供了重要的系統(tǒng)管理理論依據(jù)。一是強(qiáng)調(diào)了農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的階段性，任何試圖繞過農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)發(fā)育階段的人為作法都是違反技術(shù)發(fā)育成長規(guī)律的。二是強(qiáng)調(diào)了技術(shù)創(chuàng)新源在農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新全過程中的核心基礎(chǔ)作用。技術(shù)創(chuàng)新源是農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)，沒有“創(chuàng)新源”，就不會(huì)有“創(chuàng)新流”。三是強(qiáng)調(diào)了加強(qiáng)農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化系統(tǒng)管理的重要性。其最大特點(diǎn)，就是把從技術(shù)創(chuàng)新源到大規(guī)模技術(shù)市場化開發(fā)的農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化全過程視為多元化創(chuàng)新主體以利益為紐帶鏈接而成的多元組織節(jié)點(diǎn)鏈條集合體，通過科技價(jià)值鏈條上中下游所有組織節(jié)點(diǎn)的緊密合作，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)資源型技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)轉(zhuǎn)移，降低交易成本，提高專業(yè)化水平，增強(qiáng)協(xié)同創(chuàng)新效率，從而達(dá)到農(nóng)業(yè)資源型科技價(jià)值鏈系統(tǒng)中的所有組織節(jié)點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新運(yùn)作效率最優(yōu)化、利益最大化的目的。

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on Agricultural Resources

HUANGGang LIYing WANGHong

(Sichuan Academy of Agricultural Sciences,Chengdu Sichuan 610066, China)

篇2

關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)廢棄物；肥料化；飼料化；能源化；基質(zhì)化；工業(yè)原料化

中圖分類號(hào) F303.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1002-2104(2010)12-0112-05doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.12.023

農(nóng)業(yè)廢棄物也稱為農(nóng)業(yè)垃圾，是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村居民生活中不可避免的非產(chǎn)品產(chǎn)出， 具有數(shù)量大品種多形態(tài)各異、可儲(chǔ)存再生利用、污染環(huán)境等特性，主要包括植物性纖維性廢 棄物（農(nóng)作物秸稈、谷殼、果殼及甘蔗渣等農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物）和動(dòng)物性廢棄物(畜禽糞便 、沖洗水、人糞尿)。中國是世界上農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)出量最大的國家，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年產(chǎn)生 放入畜禽糞便量26億t，農(nóng)作物秸稈7億t，蔬菜廢棄物1.0億t，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾和人糞便25億t ，肉類加工廠和農(nóng)作物加工場廢棄物1.5億t，林業(yè)廢棄物（不包括薪炭柴）0.5億t，其 它類有機(jī)廢棄物約有0.5億t，折合7億t的標(biāo)準(zhǔn)煤［1，2］。從資源經(jīng)濟(jì)學(xué)上講 ，它是一種特殊形態(tài)的農(nóng)業(yè)資源，如何充分有效地利用將其加工轉(zhuǎn)化不僅對合理利用農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)和生活資源、減少環(huán)境污染、改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境具有十分重要的影響，而且對能源日益枯 竭的今天具有重大意義。近年來，國內(nèi)外農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用技術(shù)與研究得到較大的發(fā) 展，其資源化利用日益多樣，從總體來看，國內(nèi)外農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用主要分為肥料化 、飼料化、能源化、基質(zhì)化及工業(yè)原料化等幾個(gè)方向。

1 肥料化

農(nóng)業(yè)廢棄物肥料化利用是一種非常傳統(tǒng)的用方式，分為直接利用和間接利用。直接利用是一 種最直接最省事的方法，在土壤中通過微生物作用，緩慢分解，釋放出其中的礦物質(zhì)養(yǎng)分， 供作物吸收利用，分解成的有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)為土壤中微生物及其他生物提供食物，從而一定 程度上能夠改善土壤結(jié)構(gòu)、培育地力、增進(jìn)土壤肥力、提高農(nóng)作物產(chǎn)量，但自然分解速度較 慢，尤其是秸稈類廢棄物腐熟慢，發(fā)酵過程中有可能損害作物根部［3］。

間接利用是指廢棄物通過堆漚腐解（堆肥）、燒灰、過腹、菇渣、沼渣、或生產(chǎn)有機(jī)生物復(fù) 合肥等方式還田。堆漚腐解還田是數(shù)千年來農(nóng)民提高土壤肥力的重要方式，傳統(tǒng)的堆漚腐解 具有占用的空間大，處理時(shí)間較長等缺點(diǎn)［4］，隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，利用催 腐劑、速腐劑、酵素菌等經(jīng)機(jī)械翻拋，高溫堆腐、生物發(fā)酵等過程能夠?qū)⑵涓咧缔D(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì) 的有機(jī)肥，具有流水線生成作業(yè)、周期短、產(chǎn)量高、無環(huán)境污染、肥效高、宜運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)； 燒灰還田主要指秸稈通過作為燃料、田間直接焚燒的方式，由于田間直接焚燒損失肥力、污 染空氣、浪費(fèi)能源、影響交通等缺點(diǎn)［5］，現(xiàn)政府已出臺(tái)相關(guān)禁止焚燒的法律法規(guī) ；過腹還田具有悠久歷史，是一種效益很高的方式，是適當(dāng)處理的廢棄物經(jīng)飼喂后變?yōu)榧S肥 還田，對保持與促進(jìn)農(nóng)牧業(yè)持續(xù)發(fā)展和生態(tài)良性循環(huán)有積極作用；菇渣還田是指培育食用菌 后，菇渣進(jìn)行還田，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益兼得；沼渣還田是指厭氧發(fā)酵后副產(chǎn)品沼液、沼 渣還田，其養(yǎng)分豐富、肥效緩速兼?zhèn)洌巧a(chǎn)無公害農(nóng)產(chǎn)品良好選擇；生產(chǎn)有機(jī)生物復(fù)合肥 是能夠進(jìn)行工業(yè)化制作、商品化流通、高效利用方式。

農(nóng)業(yè)廢棄物的飼料化主要包括植物纖維性廢棄物飼料化和動(dòng)物性廢棄物飼料化。植物纖維性 廢棄物主指秸稈類物質(zhì)，秸稈中的木質(zhì)素與糖結(jié)合在一起使得瘤胃中的微生物及酶很難分解 ，并且蛋白質(zhì)低及其他必要營養(yǎng)缺乏，導(dǎo)致直接飼喂不能被動(dòng)物高效吸收利用，需要對其進(jìn) 一步的加工處理改進(jìn)其營養(yǎng)價(jià)值、提高適口性和利用率［6］。歸納為：機(jī)械加工、 輻射、蒸汽等物理處理，NaOH、氨化、Ca（OH）2-尿素、氧化等化學(xué)處理，青貯、發(fā)酵、 酶解等生物學(xué)處理，還有就是多種方法復(fù)合處理。各種處理方法對于改進(jìn)營養(yǎng)價(jià)值、提高利 用率均有不同程度的作用，究竟采用何種方法好，應(yīng)根據(jù)具體條件因地適宜的綜合選擇［7］。例如孫清等［8］采用黑曲霉、白地霉組合菌株對榨汁后的甜高粱莖稈渣及 發(fā)酵殘?jiān)M(jìn)行發(fā)酵，所得蛋白飼料的粗蛋白含量由2.01%提高到21.43%，粗纖維由12.37%降 為2.34%；英國Aston大學(xué)的研究者從農(nóng)作物秸稈中篩選出一種白腐菌屬真菌,它能降解木質(zhì) 素,但不能降解纖維素,用這種真菌發(fā)酵農(nóng)作物秸稈 ,能最大限度地提高農(nóng)作物秸稈的消化率 ,使農(nóng)作物秸稈的消化率從9.63%提高到41.13%,效果極為明顯。據(jù)粗略測算，如果我國秸稈 資源的40%用于發(fā)酵飼料，就會(huì)產(chǎn)生即相當(dāng)于112億t糧食的飼用價(jià)值。

而動(dòng)物性廢棄物飼料化主要指畜禽糞便中含有為消化的粗蛋白、消化蛋白、粗纖維、粗脂肪 和礦物質(zhì)等，經(jīng)過熱噴、發(fā)酵、干燥等方法加工處理后摻入飼料中飼喂利用［9，10］ ，該技術(shù)需要特別注意滅菌徹底消除飼料安全隱患。有試驗(yàn)表明利用米曲霉和白地霉接入 鮮雞糞與麩皮等混合料中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，并在發(fā)酵過程中添加氮源制的飼料適口性較好，可 替代部分配合飼料，添加40％雞糞飼料喂豬后,豬日增重比單喂配合飼料增加10.83%［11］。

3 能源化

農(nóng)業(yè)廢棄物的能源化利用主要分為厭氧發(fā)酵及直燃熱解兩個(gè)方向。厭氧發(fā)酵分為制沼氣和微 生物制氫技術(shù)；厭氧發(fā)酵制沼氣技術(shù)是指農(nóng)業(yè)廢棄物經(jīng)多種微生物厭氧降解成高品位的清潔 燃料―沼氣（甲烷含量50%-70%）及副產(chǎn)品沼液和沼渣的過程。研究表明，農(nóng)作物秸稈、蔬 菜瓜果的廢棄物和畜禽糞便都是制沼氣的好原料［12，13］，并且混合廢棄物共處理 比單獨(dú)處理時(shí)生物氣的產(chǎn)量有顯著提高［14］。沼氣除了可供日常生活（如燒飯、照 明、取暖）外，還可以進(jìn)行大棚溫室種菜、孵化雛雞、增溫養(yǎng)蠶、發(fā)電上網(wǎng)、車用燃?xì)夤?yīng) 等，副產(chǎn)品沼液沼渣含有豐富的氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)，可作為優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥，采用熱電肥 聯(lián)產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)資源高效利用，廢物零排放［15］。據(jù)報(bào)道，截至2007年底，全國沼 氣工程總數(shù)到達(dá)26871處［16］，并且主要以畜禽養(yǎng)殖業(yè)的廢棄物為原料工程居多［17，18］。而微生物制氫技術(shù)是指利用異養(yǎng)型的厭氧菌或固氮菌分解小分子的有機(jī)物 制氫 的過程，具有微生物比產(chǎn)氫速率高、 不受光照時(shí)間限制、可利用的有機(jī)物范圍廣、工藝簡 單等優(yōu)點(diǎn)，是農(nóng)業(yè)廢棄物利用非常具有潛力的方向［19］，目前對其有較多的實(shí)驗(yàn)研 究［20-24］，但該技術(shù)至今沒有被廣泛的利用,工程實(shí)例較少，只在哈爾濱有世界首 例發(fā)酵法生物制氫［25］。

直燃熱解又分直燃和熱解兩方面。直燃作為一種傳統(tǒng)獲得熱能的技術(shù)一直存在，例如使用秸 稈（其能源密度能達(dá)到13 376-15 466 kJ/kg［26］）和草原地區(qū)牛馬糞便直燃做飯 、取暖，但隨著社會(huì)發(fā)展與人民生活水平的提高，絕大部分正逐步由煤、燃?xì)饣螂娙〈?前只有在貧困地區(qū)少量使用，在城市周圍或比較富裕地區(qū)秸稈消耗為零［27］。而現(xiàn) 階段直燃有表現(xiàn)為生物質(zhì)固體成型燃料供熱與發(fā)電和有機(jī)垃圾混合燃燒發(fā)電，例如使用生物 質(zhì)能成型燃料在工業(yè)鍋爐和電廠中代替部分煤、天然氣、燃料油等化石能源［28］， 將收集的廢舊農(nóng)膜、城市垃圾直接放進(jìn)焚燒爐里焚燒，產(chǎn)生的熱能可以用于采暖或發(fā)電。農(nóng) 業(yè)廢棄物通過熱解技術(shù)可以轉(zhuǎn)化為清潔的氣體燃料、熱解油和固體熱解焦等產(chǎn)品，富氫燃料 氣體部分可以進(jìn)入鍋爐燃燒、進(jìn)行城鎮(zhèn)（或集中居住的較大鄉(xiāng)村）的集中供熱供氣、供發(fā)電 機(jī)發(fā)電或者供燃料電池等；熱解液體經(jīng)過加工制備生物柴油、生物汽油或者生產(chǎn)酸、醇、酯 、醚等有機(jī)化工產(chǎn)品，對我國的原油資源短缺有所緩解；固體熱解焦由于空隙發(fā)達(dá)、比表面 積較大可作為吸附材料用于環(huán)境污染治理，或者作為燃料供熱解所需的熱源。迄今為止，國 內(nèi)外對與農(nóng)業(yè)廢棄物有關(guān)的生物質(zhì)進(jìn)行過多方面的加工研究。例如：唐蘭等［29］對 生物質(zhì)在高頻耦合等離子體中的熱解氣化行為進(jìn)行研究表明該技術(shù)能大幅度提高生物質(zhì)氣的 熱值及產(chǎn)率；張振華等［30］對鋸末、稻殼、紙屑、櫥芥、塑料和橡膠6種固體廢棄 物 熱解表明除谷殼外液體產(chǎn)物收率都在50%左右，并且其中汽油和柴油餾分共達(dá)到60%以上，是 一種具有很高價(jià)值的粗成品；梁新等［31］通過對生物質(zhì)熱裂解制得熱解油并進(jìn)行熱 解油的精制研究；德國進(jìn)行固體廢棄物熱解的工業(yè)化示范［32］。

4 基質(zhì)化

基質(zhì)化是指利用經(jīng)適當(dāng)處理的農(nóng)業(yè)廢棄物作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)（如栽培食用菌、花卉、蔬菜等，及 養(yǎng)殖高蛋白蠅蛆、蚯蚓等）的基質(zhì)原料。作為基質(zhì),主要起支持、固定植株，并為植物根系 提供穩(wěn)定協(xié)調(diào)的水、氣、肥環(huán)境的作用，應(yīng)達(dá)到有適宜理化性質(zhì)，易分解的有機(jī)物大部分分 解，施入土壤后不產(chǎn)生氮的生物固定，通過降解除去酚類等有害物質(zhì)，消滅病原菌、病蟲卵 和雜草種子等標(biāo)準(zhǔn)［33］；其關(guān)鍵在于原料的選取及配比，和原料的前處理。玉米秸 、稻草、油菜秸、麥秸等農(nóng)作物秸稈，稻殼、花生殼、麥殼等農(nóng)產(chǎn)品的副產(chǎn)物，木材的鋸末 、樹皮等，甘蔗渣、蘑菇渣、酒渣等二次利用的廢棄有機(jī)物，雞糞、牛糞、豬糞等養(yǎng)殖 廢棄物都可以作為基質(zhì)原料［34］。劉偉等［35］采用爐渣、菇渣、鋸末和玉 米秸混配有機(jī)基質(zhì)，施用有機(jī)固態(tài)肥，番茄產(chǎn)量最高達(dá)36.05kg／m3以上, 蔣偉杰等 ［36，37］采用向日葵稈、玉米稈、玉米芯、菇渣、鋸末等作為原料配制成基質(zhì)栽培蔬菜 ，產(chǎn) 量和品質(zhì)均得到大幅度提高，李瑞哲等［38］使用蘑菇底料、動(dòng)物糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物 對蚯蚓生長的影響進(jìn)行研究，以便為低成本高效生產(chǎn)蚯蚓這種高效動(dòng)物蛋白，制造優(yōu)質(zhì)飼料 的添加劑。

5 工業(yè)原料化

農(nóng)業(yè)廢棄物中的高蛋白資源和纖維性材料可以生產(chǎn)多種生物質(zhì)材料和農(nóng)業(yè)資料，例如秸稈作 為紙漿原料、保溫材料、包裝材料、各類輕質(zhì)板材的原料，可降解包裝緩沖材料、編織用品 等，或稻殼作為生產(chǎn)白碳黑、炭化硅陶瓷、氮化硅陶瓷的原料； 棉籽加工廢棄物清潔油污 地面；或棉稈皮、 棉鈴殼等含有酚式羥基化學(xué)成分制成聚合陽離子交換樹脂吸收重金屬； 或利用甘蔗渣、玉米渣等二次利用廢棄物制取膳食纖維食品，提取淀粉、木糖醇、糖醛等, 或者把廢舊農(nóng)膜、編織袋、食品袋等經(jīng)過一定的工藝處理后作為基體材料，同時(shí)加入適當(dāng)?shù)?添加劑，通過一定的處理和復(fù)合工藝形成以球-球、球-纖維堆砌體系為基礎(chǔ)的復(fù)合材料［39，40］。目前我國已經(jīng)成功開發(fā)出了"秸稈清潔紙漿及綜合利用新技術(shù)”，因此只要 能科 學(xué)合理地應(yīng)用，適當(dāng)擴(kuò)大規(guī)模，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，在一定時(shí)期內(nèi)秸稈仍將是一種較可靠的非木 材纖維造紙?jiān)希?7］。使用秸稈制造各類輕質(zhì)板材其保溫性、裝飾性、耐久性均屬 上乘，不僅可以彌補(bǔ)木材的短缺，減少森林的砍伐， 保護(hù)森林資源， 而且還可消耗大量以 稻草、麥秸為主的秸稈資源，降低秸稈焚燒所帶來的大氣污染， 具有較高的生態(tài)效益。原 料化是農(nóng)業(yè)廢棄物利用的一個(gè)重要途徑，其關(guān)鍵是依靠科技開發(fā)利用，最大程度的利用農(nóng)業(yè) 廢棄物中有益的物質(zhì)循環(huán)利用，是未來農(nóng)業(yè)廢棄物利用的一個(gè)重要方向。

6 小 結(jié)

針對農(nóng)業(yè)廢棄物的特性應(yīng)用現(xiàn)代的生物工程技術(shù)提升農(nóng)業(yè)廢棄物的肥料化、飼料化、能源化 、基質(zhì)化及工業(yè)原料化水平，使技術(shù)上向機(jī)械化、無害化、資源化、高效化、綜合化發(fā)展， 產(chǎn)品上向廉價(jià)化、商品化、高質(zhì)化、多樣化和多功能化靠攏。物盡其用、變廢為寶、高效利 用廢棄物達(dá)到消除污染、改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

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Development of the Application of Resource Utilization Technology in Agricultura l Waste

CHEN Zhiyuan SHI Dongwei WANG Enxue ZHANG Zheng(Hangzhou Energy and Environment Engineering Co. Ltd, Hangzhou Zhejiang 310020,China)

篇3

關(guān)鍵詞：農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)園、物聯(lián)網(wǎng)、信息系統(tǒng)、數(shù)字一體化精準(zhǔn)管控系統(tǒng)

近年來，我國數(shù)字化農(nóng)業(yè)技術(shù)取得了一些進(jìn)展，主要表現(xiàn)在：農(nóng)業(yè)傳感器微型化、農(nóng)業(yè)灌溉智能化、實(shí)時(shí)監(jiān)控農(nóng)作物生長、農(nóng)業(yè)信息可移動(dòng)化、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯化等已成為主流。這得益于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化技術(shù)的成熟和發(fā)展，尤其是農(nóng)產(chǎn)品種植、加工智能化技術(shù)的應(yīng)用。

國內(nèi)關(guān)于農(nóng)業(yè)園區(qū)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)研究主要涉及溫度監(jiān)控、光溫智能控制、精準(zhǔn)灌溉等方面。如，浙江大學(xué)等單位對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息感知、傳輸和應(yīng)用等方面進(jìn)行研究，主要涉及智能化程度、肥水利用率及農(nóng)產(chǎn)品安全等問題。取得了一系列成果。但總體來看，數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的集成應(yīng)用研究還比較少。本文提出構(gòu)建完全數(shù)字化的生鮮農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)基地，該基地基于總線技術(shù)集成，由統(tǒng)一的信息系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和統(tǒng)一調(diào)度，充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息技術(shù)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理及控制，合理布局傳感器（溫度傳感器、濕度傳感器、養(yǎng)分傳感器、土壤成分傳感器等），實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化。

一、生鮮農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)園區(qū)數(shù)字一體化精準(zhǔn)管控系統(tǒng)的實(shí)施意義

1.加速信息化。農(nóng)業(yè)發(fā)展越來越受到信息技術(shù)的影響，信息化成為我國加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必然選擇。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高速發(fā)展，新的農(nóng)業(yè)科技革命即將到來。

2.提高數(shù)字化。數(shù)字化有利于發(fā)展我國自主產(chǎn)權(quán)的農(nóng)業(yè)高技術(shù)體系，對于我國在世界范圍內(nèi)新的農(nóng)業(yè)科技革命中占有一席之地，以及提升我國農(nóng)業(yè)科技在國際上的整體競爭力，具有戰(zhàn)略意義。

3.提高生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的手工勞作、粗放型、分散型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)模式已不適應(yīng)時(shí)展，我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入規(guī)模經(jīng)濟(jì)時(shí)代，設(shè)施的效率決定了生產(chǎn)的效率，也體現(xiàn)了生產(chǎn)力的發(fā)展水平。

4.節(jié)能減排。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在高新技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一種先進(jìn)生產(chǎn)形式和管理模式。為能自動(dòng)感知、獲取并分析作物生產(chǎn)的環(huán)境因素實(shí)際存在的時(shí)間和空間差異信息以及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)診斷和監(jiān)測，確立起按需投入，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可實(shí)施的應(yīng)對方案，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提出了系統(tǒng)化的理念和技術(shù)要求。

二、生鮮農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)園區(qū)數(shù)字一體化精準(zhǔn)管控系統(tǒng)的構(gòu)成

如圖1所示，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的生鮮農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)園區(qū)的數(shù)字一體化精準(zhǔn)管控系統(tǒng)，主要包括設(shè)備執(zhí)行層、通訊層、調(diào)度監(jiān)控層和信息管理層等四個(gè)層級(jí)。整個(gè)管控系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)管理調(diào)度系統(tǒng)（中央控制系統(tǒng)）、水肥一體自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)通風(fēng)控制系統(tǒng)、無線傳感器系統(tǒng)、卷簾控制系統(tǒng)、診斷與監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)等六個(gè)子系統(tǒng)組成。

1.計(jì)算機(jī)管理調(diào)度系統(tǒng)（中央控制系統(tǒng)）

生鮮農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)園區(qū)數(shù)字一體化精準(zhǔn)管控系統(tǒng)，是在系統(tǒng)總體規(guī)劃的原則下，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品種植基地的智能化、數(shù)字化、精準(zhǔn)化管控而進(jìn)行的計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在信息自動(dòng)化統(tǒng)一軟件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，結(jié)合農(nóng)作物生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)農(nóng)產(chǎn)品種植系統(tǒng)，采用面向?qū)ο蟮姆治觥⒃O(shè)計(jì)和開發(fā)手段。充分考慮系統(tǒng)的柔性，并為系統(tǒng)的全面集成留有接口。

系統(tǒng)由管理層信息系統(tǒng)集中管理和統(tǒng)一調(diào)度，在監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)的監(jiān)控下獲取數(shù)據(jù)采集層下各類型傳感器所提供的作物成長環(huán)境的物理參數(shù)，如：空氣溫濕度、土壤水分含量、PH值、CO2濃度等，再經(jīng)通訊層傳輸?shù)焦芾韺又醒肟刂破鳎r(nóng)產(chǎn)品種植系統(tǒng)對感知的信息進(jìn)行融合處理，智能對比適宜農(nóng)作物生長的最佳環(huán)境變量，并形成完整的按需配給策略，由通訊層到達(dá)發(fā)出控制指令的具體分管控制器，完成對農(nóng)作物的按需供給，保障農(nóng)作物的健康成長環(huán)境。

整個(gè)管控系統(tǒng)形成了一整套完全智能化、數(shù)字化和精準(zhǔn)化的管理理論和實(shí)踐方法，對智能并聯(lián)調(diào)度系統(tǒng)、診斷與監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、水肥一體化精準(zhǔn)管控系統(tǒng)等新技術(shù)模塊進(jìn)行了研究應(yīng)用。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為四個(gè)層次，即：信息管理層、通訊層、調(diào)度監(jiān)控層和設(shè)備執(zhí)行層。其中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)始終貫徹整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中，從整體調(diào)度到具體信息的收集與傳輸、指令信息的下達(dá)，涵蓋信息管理層、通訊層、調(diào)度監(jiān)控層的所有業(yè)務(wù)以及設(shè)備執(zhí)行層的大部分業(yè)務(wù)，上聯(lián)中央控制系統(tǒng)，下聯(lián)設(shè)備執(zhí)行層。

系統(tǒng)硬件模型，如圖2。

2.水肥一體自動(dòng)控制系統(tǒng)

水肥一體自動(dòng)控制系統(tǒng)是一項(xiàng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新技術(shù)，該技術(shù)可以精確控制灌溉和施肥的數(shù)量與時(shí)間，以微灌系統(tǒng)為基礎(chǔ)，根據(jù)農(nóng)作物的需水需肥規(guī)律及土壤狀況，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)對水和肥料進(jìn)行調(diào)配和供給。

在滴灌、滲灌、微噴灌等工程節(jié)水的基礎(chǔ)上，通過布置在田間的水分傳感器、養(yǎng)分傳感器、土壤成分傳感器等多種類別傳感器，測得土壤各指標(biāo)的基本狀況，經(jīng)傳感器將信號(hào)傳到電腦，再由程序智能指導(dǎo)灌水施肥。

由于系統(tǒng)沒有非常復(fù)雜的運(yùn)算，需要低功耗和具有較強(qiáng)抗干擾性，因此采用單片機(jī)作為自動(dòng)控制中心模塊，用來處理灌溉區(qū)的信號(hào)輸入等工作。由于水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)對水位的控制精度要求不高，將自制水位傳感器安裝到要求的液位，直接感知液位信息。由液位信息控制電磁閥，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施灌。系統(tǒng)中的很多資料需要長期保存，同時(shí)需要在系統(tǒng)斷電時(shí)仍能保存信息，根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)以及用戶信息存儲(chǔ)大小需求，選用雙備份磁盤陣列為該系統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備。

水肥一體自動(dòng)控制系統(tǒng)包括兩大類。即葉面施灌和根系施灌，前者采用噴霧頭施灌，后者采用滴灌。

系統(tǒng)將各種農(nóng)作物的特征需求數(shù)據(jù)、種植歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、專家知識(shí)等集成、組構(gòu)、融合，編制成生鮮農(nóng)產(chǎn)品種植專家系統(tǒng)，將測定的實(shí)時(shí)信息與生鮮農(nóng)產(chǎn)品種植專家系統(tǒng)的參數(shù)對比后，可計(jì)算出灌溉時(shí)長、施加肥液時(shí)長和肥液配比等值。控制程序得到開始工作指令后立即運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行過程的數(shù)據(jù)均可查閱。系統(tǒng)主程序流程，如圖3。

3.自動(dòng)通風(fēng)控制系統(tǒng)

自動(dòng)通風(fēng)控制系統(tǒng)綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)，可以自動(dòng)調(diào)控風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與風(fēng)量，感應(yīng)空氣品質(zhì)，從而改善空氣質(zhì)量，提高通風(fēng)安全，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理智能化。該系統(tǒng)主要由智能中央控制子系統(tǒng)及空氣品質(zhì)感應(yīng)子系統(tǒng)等組成，還包括通風(fēng)管道、可調(diào)節(jié)的風(fēng)口末端及數(shù)字化節(jié)能風(fēng)機(jī)等。

4.無線傳感器子系統(tǒng)

WSN（WirelessSensorNetwork，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)）由多個(gè)部分組成，其主要構(gòu)成：無線傳感網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用支撐層和基于該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)層的一部5y.等，參見圖4。將WSN應(yīng)用于培養(yǎng)種植農(nóng)作物，可提高農(nóng)業(yè)數(shù)字化水平。其工作原理為：在監(jiān)察區(qū)域設(shè)置大量廉價(jià)的微型傳感器，通過傳感器感知并收集所需監(jiān)察對象的信息，這些信息經(jīng)過處理后發(fā)送給觀察者。

5.卷簾控制系統(tǒng)

當(dāng)前使用的溫室大棚卷簾機(jī)大部分存在安全隱患，其主要原因是動(dòng)力源為現(xiàn)場人工送電，不論溫室中是否有勞動(dòng)任務(wù)，管理人員都必須到現(xiàn)場操控設(shè)備，造成了時(shí)間和人力資源的浪費(fèi)。

為解決上述問題，可以通過自動(dòng)遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)卷簾機(jī)的升降，不僅可以減少安全隱患，而且降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率。其主要做法為.在設(shè)備中嵌入一個(gè)模塊，利用處理器的指令控制來實(shí)現(xiàn)GSM系統(tǒng)的短信息服務(wù)。該方法實(shí)施方便、操控簡單、成本低，有較高的應(yīng)用率。

6.診斷與監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

在農(nóng)作物種植基地采用診斷與監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，主要針對系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備的開關(guān)和運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常情況并及時(shí)處理，從而盡量避免損失的發(fā)生。

為了加強(qiáng)監(jiān)測和預(yù)警，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)并充分應(yīng)用無線結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測試驗(yàn)儀器。基于成本和便捷性，該儀器主要應(yīng)用ISM（IndustrialScientificMedical）頻段，這是因?yàn)椋篒SM頻段耗能低、成本少，組網(wǎng)方便且無需授權(quán)申請，非常適合無線結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測使用。其覆蓋范圍，如圖5。

診斷與監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)涵蓋整個(gè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測各系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況經(jīng)傳輸系統(tǒng)反饋給中央控制系統(tǒng)，對整個(gè)系統(tǒng)的健康運(yùn)行具有重要意義。

篇4

論文內(nèi)容摘要：我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式一直未能擺脫傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的經(jīng)營模式，特別是工業(yè)化以來出現(xiàn)了資源高消耗、生態(tài)破壞和環(huán)境污染等一系列制約農(nóng)村和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)問題。因此，遵循科學(xué)發(fā)展觀，發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，擯棄傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的掠奪性經(jīng)營方式，把農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境生態(tài)保護(hù)有機(jī)結(jié)合起來已成為我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的必然選擇。

循環(huán)經(jīng)濟(jì)是一種以資源高效利用和循環(huán)利用為核心，以“減量化、再利用、資源化”為原則，以“低消耗、低排放、高效率”為特征的社會(huì)生產(chǎn)和再生產(chǎn)活動(dòng)，是符合可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)增長方式。目前，循環(huán)經(jīng)濟(jì)在工業(yè)方面的研究和實(shí)踐較多，但對農(nóng)業(yè)方面的關(guān)注尚顯不足。我國不僅是人口大國，而且是農(nóng)業(yè)大國，人多地少并且資源未能充分利用，面臨著資源短缺、污染嚴(yán)重、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降等農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的制約“瓶頸”。因此，樹立資源憂患意識(shí)，科學(xué)利用有限資源，發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的內(nèi)涵和特點(diǎn)

（一）農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的內(nèi)涵

所謂農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)就是將循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原則，充分利用傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)精華和當(dāng)今高科技成果和手段，通過人工設(shè)計(jì)生態(tài)工程，協(xié)調(diào)發(fā)展與環(huán)境之間、資源利用與保護(hù)之間的矛盾。它要求降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的資源、物資的投入量和廢物的排放量，通過農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)過程中和過程后各層次的物質(zhì)和能量循環(huán)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)物質(zhì)再生循環(huán)，形成生態(tài)上與經(jīng)濟(jì)上兩個(gè)良性循環(huán)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益的統(tǒng)一。

農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)不僅要追求農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)內(nèi)部的良性循環(huán)，而且還涉及到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)三個(gè)方面的統(tǒng)一，最終追求的是融入社會(huì)層面上的“大尺度循環(huán)”，即在整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)之間共同發(fā)展和交叉利用。

（二）農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)

對資源的節(jié)約、環(huán)境的保護(hù)，是農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的主要特征。作為一種發(fā)展模式，農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)調(diào)的是在生產(chǎn)活動(dòng)之初盡可能少地投入自然資源，生產(chǎn)活動(dòng)之中盡可能少地消耗自然資源，生產(chǎn)活動(dòng)之末盡可能少地排放生產(chǎn)廢棄物。農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有以下特點(diǎn)：

1.綜合性。農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)調(diào)發(fā)揮農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的整體功能，以大農(nóng)業(yè)為出發(fā)點(diǎn)，按“整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、再生”的原則，全面規(guī)劃，調(diào)整和優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，使農(nóng)、林、牧、副、漁各業(yè)和農(nóng)村一、二、三產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展，形成產(chǎn)業(yè)集群。這樣容易在集群區(qū)域內(nèi)形成有特殊的資源優(yōu)勢與產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和多類別產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。這樣才有可能形成核心的資源與核心的產(chǎn)業(yè)，成為生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈中的主導(dǎo)鏈，并以此為基礎(chǔ)將其他類別的產(chǎn)業(yè)與之連接，組成生態(tài)產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2.多樣性。農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)可以針對我國地域遼闊，各地自然條件、資源基礎(chǔ)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展水平差異較大的情況，充分吸收我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)精華，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，以多種生態(tài)模式、生態(tài)工程和豐富多彩的技術(shù)類型裝備農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，使各區(qū)域都能揚(yáng)長避短，充分發(fā)揮地區(qū)優(yōu)勢，各產(chǎn)業(yè)都根據(jù)社會(huì)需要與當(dāng)?shù)貙?shí)際協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.高效性。農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)通過物質(zhì)循環(huán)、能量多層次綜合利用和系列化深加工，可達(dá)到充分利用資源、減少廢物產(chǎn)生、物質(zhì)循環(huán)利用、消除環(huán)境破壞及提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模和質(zhì)量的目的，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增值，降低農(nóng)業(yè)成本，提高環(huán)境資源的配置效率，使社會(huì)生產(chǎn)從數(shù)量型的物質(zhì)增長轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量型的服務(wù)增長。同時(shí)，農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)還拉長了生產(chǎn)鏈，推動(dòng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)和其他新型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增加就業(yè)機(jī)會(huì)，為農(nóng)村大量剩余勞動(dòng)力創(chuàng)造農(nóng)業(yè)內(nèi)部就業(yè)機(jī)會(huì)，保護(hù)農(nóng)民從事農(nóng)業(yè)的積極性。

4.持續(xù)性。農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)把經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益統(tǒng)一起來，充分使物質(zhì)循環(huán)利用，做到物盡其用，可以實(shí)現(xiàn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的共贏。發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)能夠保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，防治污染，維護(hù)生態(tài)平衡，提高農(nóng)產(chǎn)品的安全性，變農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的常規(guī)發(fā)展為持續(xù)發(fā)展，把環(huán)境建設(shè)同經(jīng)濟(jì)發(fā)展緊密結(jié)合起來，在最大限度地滿足人們對農(nóng)產(chǎn)品日益增長的需求的同時(shí)，提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)性，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)發(fā)展后勁。

制約農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的資源瓶頸

（一）土地資源短缺且利用不合理

土地的可持續(xù)利用是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，沒有土地的可持續(xù)利用，就不可能有農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，這對于人口眾多、耕地相對短缺又處在高速工業(yè)化的我國來說，問題就更加突出。我國土地資源總量大，人均占有量少。2005年，我國耕地面積為18.31億畝，人均1.4畝，不足世界平均水平的40%，約相當(dāng)于美國的1/8、印度的1/2。與1996年相比，不到10年時(shí)間，耕地凈減少1.21億畝；僅2005年一年，全國耕地凈減少542.4萬畝（《2005年中國國土資源公報(bào)》）。特別是東部沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，上海、福建等地的人均耕地已接近或低于聯(lián)合國規(guī)定的“0.053公頃/人”的危險(xiǎn)點(diǎn)，而農(nóng)業(yè)大省山東省人均耕地面積也僅為0.081公頃/人。并且隨著城市化進(jìn)程的加快，土地的市場價(jià)值顯現(xiàn)，許多違法占地、亂搭亂建的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致有限的土地資源不能合理有效利用和田塊的荒廢。這些不僅造成土地資產(chǎn)的大量流失，也對短缺的土地資源造成嚴(yán)重沖擊。

（二）水資源供求失衡且利用不合理

目前，由于農(nóng)業(yè)水資源的不合理開發(fā)和水資源利用效率較低，造成農(nóng)業(yè)水資源質(zhì)量持續(xù)下降，農(nóng)業(yè)用水缺口逐年加大，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境惡化，水資源污染嚴(yán)重，進(jìn)一步成為可供利用水資源供求失衡的重要因素。根據(jù)國家發(fā)改委宏觀經(jīng)濟(jì)研究院課題組(2003)報(bào)告，我國水資源總量為2.81萬億立方米，居世界第一位，而人均占有水資源量只有世界人均水平的1/4。并且全國各流域水資源狀況南北方差異巨大，北方地多水少，耕地面積占全國的59.6%，而水資源量僅占14.5%，其中耕地占全國39.4%的黃淮海地區(qū)水資源量僅占7.6%；南方水多地少，耕地僅占全國的34.7%，而水資源占了80.9%。全國水資源開發(fā)利用程度為20%，但北方多數(shù)區(qū)域已經(jīng)超過50%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國際上公認(rèn)的40%的警戒線。正常年份全國灌區(qū)每年缺水約300億立方米，城市缺水60億立方米。因缺水減產(chǎn)糧食造成的經(jīng)濟(jì)損失約500億元，影響工業(yè)產(chǎn)值2000多億元。

（三）環(huán)境污染嚴(yán)重且生態(tài)系統(tǒng)退化

從20世紀(jì)中葉開始，我國為促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展，大量使用化肥和農(nóng)藥，目前，我國化肥使用量占全球的30%。據(jù)測算，化學(xué)殺蟲劑中被真正有效利用的部分僅為10%-15%，其余大部分則逐漸散失在空氣、土壤和水當(dāng)中，造成對環(huán)境的嚴(yán)重污染。更為嚴(yán)重的是化肥、農(nóng)藥在農(nóng)產(chǎn)品中的殘留對人類的健康構(gòu)成威脅，成為我國農(nóng)產(chǎn)品和加工食品出口的最大障礙，大大削弱了我國農(nóng)業(yè)和食品加工業(yè)在國際市場上的競爭力。由于農(nóng)業(yè)的粗放型經(jīng)營，無序開采造成的水土流失、植被和景觀的破壞、濕地面積減少、調(diào)控功能明顯降低，使洪澇災(zāi)害威脅依然嚴(yán)重。

農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的問題和困難表明，今后一段時(shí)間我國的資源環(huán)境將會(huì)承受巨大壓力，這種“資源環(huán)境的稀缺性”一方面會(huì)引發(fā)資源價(jià)格和環(huán)境價(jià)值的提高，加大生產(chǎn)成本；另一方面將促使人們對傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行深刻反思，在不斷提高自然資源的利用率、優(yōu)化資源配置、降低資源使用總量和減少廢棄物排放的情況下，滿足社會(huì)不斷增長的經(jīng)濟(jì)需要和生態(tài)需求。

發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的政策建議

（一）加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)杠桿在農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的作用

發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)是市場經(jīng)濟(jì)的客觀要求。現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)認(rèn)為，微觀經(jīng)濟(jì)主體往往只關(guān)心本身的利潤最大化，而很少關(guān)心外部成本或社會(huì)成本，產(chǎn)生了社會(huì)成本與私人成本不一致的負(fù)外部效應(yīng)，導(dǎo)致市場失靈，需要政府干預(yù)，將微觀經(jīng)濟(jì)主體行為的外部效應(yīng)內(nèi)部化。比如征收環(huán)境稅，一方面可以有效地矯正外部負(fù)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的政策目標(biāo)；另一方面可以增加財(cái)政收入，有利于財(cái)政收入最大化政策目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（二）加強(qiáng)制度創(chuàng)新在農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的作用

當(dāng)前，國家有關(guān)部門應(yīng)大力推進(jìn)制度創(chuàng)新，完善有利于循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展的政策和法律體系，增加農(nóng)業(yè)的財(cái)政投入，推動(dòng)農(nóng)村金融市場化改革，建立循環(huán)型農(nóng)業(yè)推進(jìn)組織，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和農(nóng)業(yè)環(huán)境管理，為循環(huán)農(nóng)業(yè)提供一個(gè)良好的發(fā)展環(huán)境。同時(shí)，推進(jìn)農(nóng)村社會(huì)化服務(wù)體系建設(shè)，與國家層次的循環(huán)經(jīng)濟(jì)立法相呼應(yīng)，建立我國循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展的法律保障體系，并制定出相應(yīng)的政策保障體系與扶持措施。為此，我們要建立起各種經(jīng)濟(jì)合作組織和收購、銷售、運(yùn)輸、技術(shù)等服務(wù)組織，并制定出相適應(yīng)的法規(guī)和政策，為農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行創(chuàng)造良好的條件。

（三）加強(qiáng)政府機(jī)制在農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的作用

發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是一項(xiàng)具有全局性、長期性、戰(zhàn)略性的任務(wù)，需要各方面的共同努力，而其所需的組織者和協(xié)調(diào)者對政府來說責(zé)無旁貸，并且只有政府才能承擔(dān)起這一艱巨的任務(wù)。因而，發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)要由政府出面組織生態(tài)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域?qū)＜覍ρh(huán)經(jīng)濟(jì)如何與農(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)踐結(jié)合問題進(jìn)行深入研究，并制定科學(xué)合理的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、自然協(xié)調(diào)發(fā)展規(guī)劃，提出切實(shí)可行的、推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的具體措施，并結(jié)合實(shí)踐情況總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，制定出有利于生態(tài)建設(shè)的干部考核指標(biāo)，杜絕僅把經(jīng)濟(jì)增長的GDP作為唯一考核標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。

（四）加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新在農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的作用

農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)范式的革命，它必須以先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為支撐點(diǎn)，重點(diǎn)組織開發(fā)資源節(jié)約和取代技術(shù)、能量梯級(jí)利用技術(shù)、延長產(chǎn)業(yè)鏈和相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)和“零排放”技術(shù)；加強(qiáng)研制和生產(chǎn)對環(huán)境溫和的新型肥料，減輕環(huán)境污染，提高肥料利用率；開發(fā)高效、低殘留的農(nóng)藥，開發(fā)生物農(nóng)藥取代化學(xué)農(nóng)藥。通過發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)全面保護(hù)和改善環(huán)境，大力推行生態(tài)農(nóng)業(yè)和清潔生產(chǎn)，不斷提高我國農(nóng)產(chǎn)品和加工食品的品質(zhì)和安全性能，逐步使其符合資源環(huán)境方面的國際標(biāo)準(zhǔn)，從而突破綠色壁壘，增強(qiáng)我國農(nóng)產(chǎn)品在國際市場上的競爭力。通過發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，倡導(dǎo)清潔生產(chǎn)和節(jié)約消費(fèi)，最大程度地減輕環(huán)境污染和生態(tài)破壞，實(shí)現(xiàn)生態(tài)的良性循環(huán)與農(nóng)村建設(shè)的和諧發(fā)展。

（五）加強(qiáng)法規(guī)機(jī)制在農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的作用

一方面通過政策調(diào)整使循環(huán)利用資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的企業(yè)和個(gè)人經(jīng)營行為有利可圖，形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的外部效應(yīng)內(nèi)部化機(jī)制；另一方面應(yīng)建立和完善推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的法律法規(guī)體系，形成污染者治理、受益者補(bǔ)償機(jī)制。鑒于大部分居民，尤其是廣大農(nóng)村居民對生態(tài)環(huán)境保護(hù)知識(shí)較為缺乏和意識(shí)比較薄弱的狀況，當(dāng)?shù)卣畱?yīng)強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)，并通過立法把發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)納入地方基層政府的職責(zé)范圍之內(nèi)，加強(qiáng)對發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)重要性的教育、宣傳和引導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程；人才培養(yǎng)；教學(xué)資源；數(shù)字樣機(jī)

Digital prototyping for teaching resources of agricultural mechanization engineering

Yang Xin, Li Jianping, Feng Xiaojing, Liu Junfeng

Agricultural university of Hebei, Baoding, 071001, China

Abstract: The technology connotation and the development principle of the digital prototype instructional resource were put forward through digital prototyping method. The digital prototype models of the typical components, mechanisms and machines were founded with the digital prototyping for the agricultural mechanization engineering instructional resource, and the various forms of simulation teaching based on these digital prototype models were carried out such as mechanical structure learning, the mechanism motion analysis, and the working principle demo.

Key words: agricultural mechanization engineering; talent cultivating; teaching resources; digital prototyping

我校省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程，多年來一直堅(jiān)持“非實(shí)習(xí)不能得真諦，非實(shí)驗(yàn)不能探精微”的教學(xué)理念，取得了很好的教學(xué)成果[1-3]。但在知識(shí)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)方式正向保護(hù)性耕作、精準(zhǔn)作業(yè)、設(shè)施栽培等現(xiàn)代化作業(yè)方式轉(zhuǎn)變，農(nóng)機(jī)裝備也隨之向高效、精細(xì)、節(jié)能和可持續(xù)的方向發(fā)展。未來若干年，是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程逐步向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程提升的關(guān)鍵時(shí)期，農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程學(xué)科不僅要發(fā)展外延，更要著重向內(nèi)涵拓展，培養(yǎng)高質(zhì)量人才，出高水平成果[4]。考慮新形勢下農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程教學(xué)的服務(wù)面向，以提高教學(xué)水平為主，不增加教育成本，開發(fā)高質(zhì)量的農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源，構(gòu)建農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，已成為農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程教育信息化和現(xiàn)代化的迫切需要。

1 數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源技術(shù)內(nèi)涵與開發(fā)原則

1.1 數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源技術(shù)內(nèi)涵

數(shù)字樣機(jī)開發(fā)(Digital Prototyping)是把一個(gè)創(chuàng)意變成一個(gè)可以向客戶推銷的數(shù)字化產(chǎn)品原型的全過程，是科學(xué)研究中新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的一種現(xiàn)代化技術(shù)手段。利用數(shù)字樣機(jī)開發(fā)技術(shù)可使得概念設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、制造、銷售和市場部門在產(chǎn)品制造之前虛擬地體驗(yàn)完整的產(chǎn)品[5]。工業(yè)造型師、設(shè)計(jì)工程師和制造工程師使用數(shù)字樣機(jī)技術(shù)在整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程中對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)、優(yōu)化、驗(yàn)證和可視化。市場人員可以使用數(shù)字樣機(jī)技術(shù)在產(chǎn)品制造之前創(chuàng)建產(chǎn)品的真實(shí)感，渲染和在實(shí)景環(huán)境中的動(dòng)畫模擬。目前，數(shù)字樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械、電子、航空、汽車、動(dòng)力工程等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源是指利用數(shù)字樣機(jī)開發(fā)技術(shù)對教學(xué)資源進(jìn)行處理，可以在多媒體計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行的多媒體數(shù)字化教學(xué)材料。按處理的對象劃分，數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源可分為典型零部件、典型機(jī)構(gòu)和典型樣機(jī)等；按信息的呈現(xiàn)方式劃分，數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源可分為數(shù)字化圖像、投影、視頻以及網(wǎng)上教學(xué)資源等。與傳統(tǒng)的教學(xué)資源相比，數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源有開發(fā)技術(shù)數(shù)字化、處理方式多媒體化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)。數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源是一種動(dòng)態(tài)的教學(xué)素材庫，基于數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源可以在不同教學(xué)單元間和教學(xué)平臺(tái)上共享數(shù)字樣機(jī)模型數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源開發(fā)原則

開發(fā)數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源應(yīng)遵循教學(xué)性、科學(xué)性、開放性、通用性、層次性的原則。

(1)教學(xué)性原則：數(shù)字樣機(jī)開發(fā)技術(shù)本屬于科學(xué)研究中新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)手段，將其用于教學(xué)資源的設(shè)計(jì)開發(fā)中，與科研產(chǎn)品開發(fā)有著本質(zhì)的區(qū)別。科研產(chǎn)品開發(fā)的目的是得到市場需求的新型產(chǎn)品，滿足人們對產(chǎn)品的功能需求，而數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源應(yīng)能滿足教與學(xué)的需求。

(2)科學(xué)性原則：數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源應(yīng)能正確反映科學(xué)知識(shí)原理和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，所構(gòu)建的樣機(jī)模型應(yīng)該盡量按實(shí)際設(shè)備進(jìn)行1:1建模，按實(shí)際工作原理進(jìn)行運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力仿真參數(shù)設(shè)置。

(3)開放性原則：數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源應(yīng)確保在任何時(shí)候、任何地方、任何師生都可以將自己的數(shù)字樣機(jī)作品納入其中，可以通過網(wǎng)絡(luò)論壇設(shè)置不同身份的會(huì)員機(jī)制，給每一位使用者(教師、學(xué)生等)提供提交建議、上傳作品的許可認(rèn)證接口，尤其是對學(xué)生提交的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行審核認(rèn)定，及時(shí)充實(shí)和更新教學(xué)資源庫。

(4)通用性原則：在相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范下，數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源應(yīng)能適用于不同的教學(xué)情境和多種形式的學(xué)習(xí)，適用于針對不同專業(yè)而設(shè)置的同門類學(xué)科通論類課程，最大限度地共享資源。

(5)層次性原則：數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源應(yīng)實(shí)行模塊化管理，使學(xué)習(xí)者通過對不同層次資源的使用和重組，方便進(jìn)行課程或知識(shí)體系的篩選，最大限度地發(fā)揮資源的個(gè)性化定制潛能。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源開發(fā)

2.1 將現(xiàn)有教學(xué)資源進(jìn)行數(shù)字樣機(jī)建模

將現(xiàn)有的教學(xué)資源進(jìn)行數(shù)字樣機(jī)改造是把現(xiàn)行教學(xué)中使用的載體進(jìn)行數(shù)字化改造，形成數(shù)字化模型資源。現(xiàn)有教學(xué)資源包括兩大類：一是教研室和實(shí)驗(yàn)室原有成熟的實(shí)物教具、機(jī)構(gòu)模型、零部件結(jié)構(gòu)掛圖等。二是在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中師生創(chuàng)作的機(jī)械機(jī)構(gòu)作品，包括展示型作品、師生交流作品集、教師對學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)的作品等。將這些教學(xué)資源進(jìn)行數(shù)字化樣機(jī)設(shè)計(jì)，建立虛擬教學(xué)模型，主要是三維立體模型的制作和開發(fā)。圖1所示是根據(jù)幾種典型農(nóng)機(jī)部件實(shí)物教具建立的數(shù)字樣機(jī)模型。

(a)典型零件模型

(b)典型部件模型

圖1 實(shí)物教具數(shù)字樣機(jī)模型

可以篩選一批典型資源設(shè)立學(xué)生設(shè)計(jì)研究計(jì)劃項(xiàng)目，讓學(xué)生參與教學(xué)資源建設(shè)，并借助設(shè)計(jì)過程提高學(xué)生對現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用能力，將學(xué)生技能教育融于教學(xué)中，并兼顧提升學(xué)生從事科研工作的能力，提前熟悉一些主流設(shè)計(jì)軟件的使用方法和操作技能。

2.2 將科研產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行教學(xué)型轉(zhuǎn)化

在農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程諸多核心課程教學(xué)中，除了加強(qiáng)理論課程的基礎(chǔ)知識(shí)外，更要體現(xiàn)學(xué)科前沿知識(shí)，在實(shí)踐環(huán)節(jié)中融入最新科研成果，將學(xué)科前沿知識(shí)帶給學(xué)生，讓學(xué)生對專業(yè)方向有更好的把握和定位。如今農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)采用了數(shù)字樣機(jī)開發(fā)技術(shù)，許多產(chǎn)品生產(chǎn)之前需要借助產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行功能和行為的仿真模擬，在產(chǎn)品開發(fā)過程中更是借助數(shù)字化手段對研究對象反復(fù)仿真分析和評(píng)價(jià)[6-9]。開發(fā)完成的產(chǎn)品本身就是很好的教學(xué)資源，尤其是一些新機(jī)構(gòu)、新部件的結(jié)構(gòu)原理、動(dòng)態(tài)特性等。圖2所示是在科研項(xiàng)目中開發(fā)的新型機(jī)械裝備和核心部件運(yùn)動(dòng)仿真分析模型。

(a)果園風(fēng)送噴霧機(jī) (b)零速投種運(yùn)動(dòng)仿真

圖2 科研產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)模型

通過多媒體技術(shù)把典型科研產(chǎn)品設(shè)計(jì)和仿真過程進(jìn)行錄制、編輯等，形成用于課程教學(xué)的素材。這要求任課教師在參與科研工作的同時(shí)捕捉可用于教學(xué)的信息，及時(shí)收集科研工作中的教學(xué)素材，這也有助于科研工作本身的總結(jié)和提高。

2.3 將調(diào)研產(chǎn)品數(shù)據(jù)作為數(shù)字樣機(jī)資源補(bǔ)充

調(diào)研數(shù)據(jù)主要包括舊式農(nóng)具、農(nóng)民自制農(nóng)具和新型農(nóng)機(jī)產(chǎn)品等。這些農(nóng)具或農(nóng)機(jī)產(chǎn)品是目前教材中沒有的產(chǎn)品類型，但它們對了解農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展歷史和目前農(nóng)村使用農(nóng)機(jī)的現(xiàn)狀有著不可替代的作用。通過學(xué)生假期社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，可以搜集到大量舊式農(nóng)具、農(nóng)民自制農(nóng)具和新型農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息。篩選出比較有代表性的機(jī)具產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字樣機(jī)建模，如圖3(a)所示是我國北方農(nóng)村現(xiàn)存不多的小麥播種開溝農(nóng)具，這種農(nóng)具曾在我國小麥播種區(qū)域有著廣泛的應(yīng)用，改革開放后逐漸淡出歷史舞臺(tái)。圖3(b)所示是目前北方農(nóng)村玉米播種區(qū)域廣泛使用的一種勺輪式玉米精量免耕播種施肥聯(lián)合作業(yè)機(jī)，適用于對包衣后的優(yōu)質(zhì)玉米種子進(jìn)行精量播種。

(a)播種開溝舊式農(nóng)具 (b)玉米精量免耕播種機(jī)

圖3 調(diào)研產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)模型

3 數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源應(yīng)用

3.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)省級(jí)精品課教學(xué)應(yīng)用

農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)是我校農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè)必修的一門理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，2003年已經(jīng)建設(shè)成為省級(jí)精品課。我們建立的各種數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源在農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)省級(jí)精品課建設(shè)過程中得到了很好的應(yīng)用。在理論課和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)課件中采用的數(shù)字樣機(jī)模型包括耕整地機(jī)械、播種機(jī)械、中耕管理機(jī)械、收獲機(jī)械、植保機(jī)械等。各種模型素材在各個(gè)理論教學(xué)單元中以圖片、動(dòng)畫等形式體現(xiàn)，其中動(dòng)畫素材與理論教學(xué)課件素材占總量的50%以上。尤其是對于結(jié)構(gòu)認(rèn)知課，學(xué)生通過逼真的數(shù)字樣機(jī)模型分解視圖和生動(dòng)的三維動(dòng)畫模擬演示，很快理解了在理論課程中所講的基礎(chǔ)知識(shí)。

3.2 “農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)網(wǎng)”應(yīng)用

“農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)網(wǎng)”是河北省重點(diǎn)學(xué)科農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程的重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容之一。該教學(xué)網(wǎng)于2009年5月開通試運(yùn)行，其內(nèi)容以農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化本科專業(yè)課和業(yè)務(wù)素質(zhì)課的實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)教學(xué)為主體內(nèi)容，以省級(jí)精品課農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)教學(xué)為核心，兼顧農(nóng)學(xué)、園藝、畜牧、植保等非機(jī)化專業(yè)的農(nóng)機(jī)化概論、草業(yè)機(jī)械化、植保機(jī)械等選修課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生實(shí)名注冊為會(huì)員后可選擇相應(yīng)內(nèi)容學(xué)習(xí)、下載資料、參與師生互動(dòng)交流等，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。圖4所示是農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)網(wǎng)首頁，通過鏈接數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源，能夠讓學(xué)生在任何地方學(xué)習(xí)農(nóng)業(yè)機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)和了解學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，起到事半功倍的效果。

圖4 數(shù)字樣機(jī)教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用

4 結(jié)束語

為適應(yīng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程學(xué)科向內(nèi)涵拓展，培養(yǎng)高質(zhì)量人才的時(shí)代要求，利用數(shù)字樣機(jī)開發(fā)技術(shù)建立了大量數(shù)字樣機(jī)模型作為農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程學(xué)科的教學(xué)資源。通過將現(xiàn)有教學(xué)資源進(jìn)行數(shù)字樣機(jī)建模、將科研產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行教學(xué)型轉(zhuǎn)化和將調(diào)研產(chǎn)品作為數(shù)字樣機(jī)資源補(bǔ)充的途徑，完成了一套比較完善的典型零部件、典型機(jī)構(gòu)和典型樣機(jī)的數(shù)字化模型。并把這些模型應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)等課程教學(xué)和“農(nóng)業(yè)機(jī)械化實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)網(wǎng)”建設(shè)中，開展多種形式的仿真教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，為加快農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程教學(xué)由傳統(tǒng)模式向現(xiàn)代模式的轉(zhuǎn)變提供了實(shí)踐性參考。

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