農業系統工程

它既屬國民經濟系統，又是一定範圍生態系統的組成部分。包括農業資源、能源和資金的投入，農業生命物質能量轉化，農產品輸出和農業信息反饋等。農業系統工程設計，包含農業系統功能、結構分析、環境分析和系統控制等。其關鍵是農業系統分析。

運用現代科學方法（運籌學和現代數學）和技術手段（電子計算機和信息技術等），對農業系統進行系統分析、綜合平衡，為選擇最優設計提供定量、定性依據的工程技術。是介於農業科學和系統科學之間的一門新興的邊緣科學，系統工程學的一個分支學科。在現代農業的組織管理中應用系統工程，能在創造人們需要的高效能生態系統過程中找到最佳的發展途徑，達到最優的綜合效果。

農業系統工程作為一門綜合性的管理工程技術，除以運籌學作為理論基礎外，還涉及應用數學（如最優化方法、概率論、網路理論等）、基礎理論（如資訊理論、控制論、可靠性理論等）、系統技術（如系統模擬、通信系統等），以及農業經濟學、經營管理學、社會學、心理學等多種學科。

主要內容包括：①系統目標的確定。總目標為創造更多的農產品和改善農業生態。系統各組成部分的具體目標如高產、優質、養地、防止水土流失和環境污染等；②系統模型的建立。如農業系統優化，可採用線性規劃、非線性規劃或多目標規劃模型；農業系統預測，可採用回歸模型、動態規劃模型、系統模擬模型或灰色系統模型等；③系統求解及其結果評價。通過在計算機上的反覆調試，可獲得滿意結果。而對結果的解釋，主要依靠研究者本身的實踐經驗和在農業生產方面的知識素養。要正確處理定量與定性的關係，理論與實踐的關係，尋求最佳方案。農業系統工程可在制定全國及各地區實現農業現代化的優化方案、農業規劃、農業布局等方面起積極作用。地理學中通過系統模型將農業系統工程的設計同地理條件和區域特徵結合起來。因自然、環境、人文等因素複雜，可變性大，進行定量分析難度較大，故需進行不斷探索。

系統工程萌芽於20世紀30年代。中國於1955年開始發展運籌學，1962年把運籌學和電子計算機技術用於機械化規劃的研究工作。1979年11月中國農業工程學會成立時，同時成立了農業系統工程專業委員會。1985年7月中國系統工程學會也成立了農業系統工程委員會。在各行政部門、科研單位和學會的推動下，中國農業系統工程的研究工作發展很快，應用農業系統工程的項目有水稻栽培規範化，小麥病害的預測預報，黃土丘陵地區為防止水土流失、改善農林結構模式的研究，以及應用數學模型對全國種植業的發展和結構變化進行的研究等。由於中國農業生產條件複雜，農業系統工程的應用在很多方面還處於探索試驗階段。

農業是一個“生物-自然環境-人類社會”的複雜系統。它的生產對象是生物。生態系統是農業系統的基礎。在這個系統中，生物和生物、生物和自然環境（水、土、光、氣、熱）之間存在著物質和能量的交換關係，彼此之間相互依存、相互制約。同時這個系統又經常受人類生產活動和科學實驗活動的干預，他們力求對之加以控制和改造，以達到提高生產力的目的。而農產品的生產、收穫、貯藏、加工、運輸、銷售又與各種社會條件有多種複雜的聯繫，要按照國家計劃和社會經濟發展的需要，並受市場價格的影響。農業系統工程的目的就在於對上述複雜系統的內、外各方面、各因素之間的關係進行研究，從中找出其內在的規律，以便採取各種措施（包括規劃、預測、計劃、設計、組織、管理等），使農業的發展能滿足人類社會發展的需要。這樣就決定了它的下列特點：①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。②綜合性。它涉及到與農業生產有關的許多方面和因素，因此，必須強調多學科的協作。③整體性。農業系統是一個統一的整體，任何部分或因素都要從整體出發，以求得整體的最優化。④關聯性。系統內各分系或因素都是相互依存、互相制約的，具有規律性和層次性，並可定性或定量地加以表述。⑤有序性。系統內各分系統或因素在時間和空間上都是有序的，如生物的生長發育有一定的過程、各種管理措施在季節上有先後、各種作物有不同的分佈區域等。⑥最優性。系統要完成的特定功能可以最優化，從諸方案中選擇出最佳系統方案。

除以上特點外，農業系統工程由於氣象、土壤、生物等自然因素變化幅度較大，市場、價格等社會因素也極為複雜。因此，在收集基礎數據時，往往要依靠數理統計和概率論來進行處理。數據的選取不當時會引起計算結果偏離實際，降低實用價值，因此，對工作的每一個步驟，都需要慎重地作出評價。

一般的步驟是：明確問題，選擇評價目標，系統綜合(形成可能的系統方案),系統分析，系統選擇，並確定最優化方案，決策和確定實施方案。

其中，系統分析即通過建立模型，估計各備選系統可能達到的效果，並加以比較，是關鍵性的一步。模型可分為圖式模型和數學模型。圖式模型用以說明農業系統中各個因子之間的相互聯繫和制約，是系統地認識問題和進一步建立數學模型的基礎。數學模型是以數學方程式表明系統的目標及各因素間的相互關係，用以對各種自然現象和社會現象進行模擬，可藉助電子計算機求解，迅速便捷地求出各因子或現象之間的因果關係，對系統進行深入的定量研究。從而為探索事物的發展規律，預測可能發生的結果。

農業系統工程常被應用於以下一些方面：①用於研究一個農場、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、土資源的最佳分配，農業機械的最佳配備，解決糧食問題的優化方案等。②預測農業生產的前景，研究改進農業的經營管理。③研究不同農業技術措施對動、植物生長發育的影響，從而設計最佳的農業生產過程。④確定農業工程設施的最佳設計方案等。