农业工程概论2 河南农大共22页文档
农业工程概论
1932年的橡胶轮胎拖拉机
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★20世纪30～50年代，发达国家已经实 现了机械化。然后农业工程向更高层次 发展：即设施农业（打破了季节性、地 域性的限制）→ 农副产品加工、贮运 → 农业环境与资源保护（保护性耕作） → 精确农业。
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温室最早起源于中国，据《前汉书·召信臣传》记 载，距今2000多年前的西汉时，当时的皇都西安已在 生有暗火的屋子里种植葱、韭一类蔬菜，可在冬季为 皇宫提供新鲜蔬菜。这是世界上最早的温室。发展到 清代，温室的形式和栽培技术已较成熟，除用于种植 黄瓜等多种蔬菜外，还生产许多名贵花卉。
农业工程概论
※ 原始农业，完全靠刀耕火种；传统农业，有了引 水灌溉和施用农家肥；现代农业，有了工业产品 的武装（化肥、农药、机械）。国外之所以称为 “近代农业”，是因为那时也有了少量的半机械 化、机械化农具。
2、农业工程的发展： 1889年，美国人伯格首先发明了底盘与蒸汽机底 盘相似的拖拉机── “巴加”号拖拉机，由芝加 哥的查特煤气机械公司试制成功。1892年，美国 衣阿华州的约翰﹒M﹒弗罗利奇，在辛辛那提市制 造出第一台作为农用牵引机的内燃发动机式拖拉 机，这是一台真正实用的拖拉机，是著名的约翰 ﹒迪尔式拖拉机前身。
1932年，美国的菲尔斯当轮胎和橡胶公司生产出 一种大尺寸的高花纹低压充气橡胶轮胎。这是第一种 真正适用于农用拖拉机轮胎。
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1908年产的履带拖拉机（ 25HP ） 9
1908年产的履带拖拉机（L20） 10
1912 年的履带拖拉机（ Holt 30 ）
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1914 年的履带拖拉机（ Holt 30 ）
ds 36M ssnnnM 为 sn为 颗总 粒质 个 s为 量 数 2密 ， ， 00度 一
农业工程概论
第一章农业机械化工程与现代农业装备1. 农业机械化定义：农业机械化——用机器逐步代替人、畜力进行农业生产的技术改造和经济发展的过程。
2. 试述农业机械化在发展农业生产和推动社会进步中的作用。
1）对从事农业劳动力的解放与替代；2）农业机械化提高了农业劳动生产率，增加了农业生产效益，同时也是保证我国粮食安全的必需途径；3）农业机械化可以有效提高土地的产出率；4）农业机械化是提高资源利用率，改善生态环境的重要措施；5）农业机械化不仅是农业的技术改造过程，也是建设社会主义新农村的过程；因此说，农业机械化在推动社会进步中起着不可替代的作用。
3.农业机械分类：动力机械、作业机械作业机械中讲了耕、种、收等机械，动力机械主要是拖拉机、内燃机、农用汽车等等。
4.现代农艺的定义：规范相关农业技术以及其在时间和空间上结合的技术与要求。
5.简述我国农机与农艺之间矛盾的主要表现方面。
农机与作物品种之间的矛盾；农机与作物耕作制度之间的矛盾，农机与作物栽培技术之间的矛盾；农机适用范围的有限性与农艺条件的多样性之间的矛盾；农机功能的固定性与农艺规范的多变性之间的矛盾；农机作业效率的有限性与农事作业的适时性之间的矛盾；农机技术的时代性与农艺技术的传统性之间的矛盾等。
6.保护性耕作定义：在前茬作物收割后，不经土壤耕作或耕作减少到只要能保证种子发芽即可的耕作技术。
7.保护性耕作的基本要点：秸秆覆盖、免耕播种、以松带翻、化学除草1.保护性耕作的增产机理：土壤水分的增加、土壤肥力的提高2.农业信息化定义：将各种信息化技术普遍应用于整个农业领域的生产、管理及服务的全过程，使农业生产高度信息化、智能化，从而极大地节约劳动成本、提高农业效率和农业生产力水平的过程。
3.数字农业定义：指在地学空间和信息技术支撑下的集约化和信息化的农业技术。
它是数字信息与智能农机技术相结合产生的农业生产和管理技术。
4.GIS（农田地理信息系统）三个组成部分：数据库系统、空间分析系统和接口部分第二章农业生物环境工程与设施农业1.设施农业的定义：利用现代农业工程技术手段，通过现代设施，能在局部范围改善或创造环境气象因素，为动植物生长发育提供良好的环境条件而进行有限生产的农业。
农业的工程概论
《农业工程概论》电子教案教材：《农业工程概论》，张伟主编，中国农业出版社，1997年，第一版。
主要参考书：1、《农业物料学》，周祖锷主编，农业出版社，1994年；2、《农业生物环境工程》，崔引安主编，农业出版社，1994年；3、《农产品加工机械与贮藏》，沈再春主编，农业出版社，1995年；4、《农业系统工程》，朱永达主编，农业出版社，1993年。
绪论第一章农业物料的工程性质第二章农业机械化第三章农业电气化及农业应用电子技术第四章农业建筑与农业生物环境工程第五章农业水土控制第六章农产品加工工程第七章农业环境保护与农村能源第八章农业系统工程《农业工程概论》电子教案第一章 农业物料的工程性质§1研究的意义农业物料——一般指：动植物产品、加工成品、半成品、以及与农业作业有关的土壤、肥料、农药等。
（即：产品和作业对象）意义：有利于正确的设计工艺与设备；质量的评估。
§2 农业物料的形态特征一、尺寸和形状 尺寸和形状⎩⎨⎧异能够反映相互之间的差态能够描述物料实体的形（一）圆形和球形圆度R m rmi i⋅=∑=1式中：圆度表示与理想圆的接近程度；r 指各棱角的曲率半径；R 值最大内接圆的半径。
（P6 图1-1）对于类球体：球度=cid d 式中：d i 指类球体的最大投影面积图形的最大内切圆直径 d c 指类球体的最大投影面积图形的最小外接圆直径对于椭球：球度=3/1⎪⎭⎫ ⎝⎛外接球体积椭球体积=3/13a 6abc 6⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ππ=a )abc (3/1=最大直径几何平均直径（二）尺寸的表示（1）粒径（非类球物料）⎪⎩⎪⎨⎧--)P 21( ) P 11(87如表然后计算平均值，需先测定单一粒，群体平均直径的计算，如表单一粒径的计算，测定计算平均粒径的简易方法：Δ粗颗粒的平均粒径（可以一粒一粒的分拣）200n 6s 3>-------------=为颗粒个数，一般为密度为总质量，ρπρsn s sn s M n M d按表1-2的算法 会存在d 3<d 2<d 1<d 7<d 4<d 5<d 6的不同结果Δ粉状物的平均粒径 （取为50~100g 试样）∑==mi i i s d X d 11（调和平均粒径）或用算术平均粒径∑=⋅=mi i i s d x d 1)(相邻筛子之间物粒的名义直径1''+⋅=i i i d d d （1''+>i i d d ）X i 为d ’i 下方，d ’i+1上方的物料占总质量的百分数。
作业2农业工程概论教学课件
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农业工程概论
5. 奶牛场舍饲方式有哪几种？各有什么特点？ 1）拴养式
每头牛都有固定牛床拴养、就地挤奶、互相干 扰少，产奶量高、但手工操作、劳动量大、一人只 能管理10~15头奶牛，生产效率低适于小型牛场。
2）散放式
牛可以自由进出牛舍，在运动场上采食青饲 料，定时到挤奶厅挤奶并喂精饲料，管理粗放喂 料不均、产奶量低、每人可喂30－40头奶牛。
3）生物质能 广大农村生活用能在大部分地区目前 仍不得不直接燃烧秸秆、草皮、树木、畜粪等生物质 燃料，但热量利用效率很低，并对农业环境保护已构 成了严重威胁。
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农业工程概论
3．什么是生物质能源？如何产生？如何利用？ 秸秆、薪柴、人畜粪便等及其沼气、气化、裂解
产出物等能源均以生物质为原料，称为生物质能源。 生物质能源还包含农、畜产品加工及森林采伐加
2）但从另一角度出发，农业既是一个能源的巨大 消费者，又是一个能源的巨大生产者。但很多能源资 源并未得到很好的利用。有些资源未利用，而有些资 源浪费较大。
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农业工程概论
3）农业的任务近年来已发生了明显的变化，农业已从单 纯追求温饱的农业，发展为生产性农业、加工性农业，生 态性农业三足鼎立的格局。这三者构成了完整农业的的锁 链，而能源的投入与转换是这一锁链的重要环节。
要求，采取一定措施保持其新鲜品质和风味。
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农业工程概论
常用贮藏保鲜方式有自然冷却贮藏与人工冷却贮 藏两种。
自然冷却贮藏是利用自然条件下降温来进行贮藏， 如沟藏，通风库藏等。
人工冷却贮藏是利用机械制冷贮藏、气调贮藏， 自然冷资源冷库贮藏等。
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农业工程概论
第二章 思考题2
《农业工程概论》第四章农业建筑与农业生物环境工程
影响了农产品的产量和质量。
农业工程人才短缺
03
农业工程领域人才短缺，制约了农业工程技术的创新和应用。
未来发展趋势预测
农业建筑设施智能化
未来农业建筑设施将向智能化方向发展，实现自动化控制和智能 化管理。
农业生物环境控制精准化
随着传感器技术和人工智能技术的发展，农业生物环境控制技术将 实现精准化，提高农产品的产量和质量。
案例二
某现代农业园区农业建筑设计， 运用现代科技手段，打造智能化、 自动化的农业生产体系，提高农 业生产效率和质量。
案例三
某传统农耕文化展示区农业建筑 设计，结合当地文化特色和传统 建筑风格，展示农耕文化的历史 传承和发展成果。
03
农业生物环境调控技术
温度调控技术与方法
温室加热技术
采用热水、蒸汽、电热线 等加热方式，提高温室内 温度，确保作物正常生长。
设计合理的粪便处理系统，采用干湿分离、厌氧发酵等技术手段，实现畜禽废弃物的资源化利用 和环保排放。
水产养殖设施设计及其环境调控技术应用
水产养殖设施类型与选址
根据养殖品种、水体条件和地理环境，选择适当的水产养 殖设施类型（如池塘、网箱、工厂化养殖等），并合理选 址，以确保水源充足和水质良好。
水质调控技术
农业建筑定义
农业建筑是为农业生产、加工、储存等农业生产活动提供必 要场所和设施的建筑类型，包括农业生产用房、农业设施用 房、农业仓储用房等。
农业建筑分类
根据使用功能，农业建筑可分为农业生产建筑、农业科研建 筑、农业管理建筑等；根据建筑结构，可分为砖混结构、钢 结构、木结构等；根据所处环境，可分为农田建筑、林业建 筑、渔业建筑等。
案例三
中国杨凌农业高新技术产业示范区。该园区以农业科技研发和推广为重点，聚集了大量农业科研机构和 科技企业，推动了农业科技创新和产业升级。
农业概论第二章 土壤的孔性与结构性-3.25 (2)
生物与农业工程学院
主要内容
第一节 土壤孔性 第二节 土壤结构
第一节 土壤孔性
土壤密度和容重 土壤空隙性
一 土壤密度和土壤容重
土壤密度
单位容积固体土粒（不包括粒间孔隙的容积）的质量， 单位为g/cm3或t/m3。
过去曾称为土壤比重或土壤真比重。 密度值的大小，是土壤中各种成分的含量和密度的综合 反映。
定形状和大小的土团或土块。
土壤结构性 结构体在土壤中的类型、数量、排列形式、孔 隙状况以及稳定性的综合特性。
一 土壤结构体
土壤结构体类型
一 土壤结构体
不良土壤结构体
块状结构：
1）立方体型，纵轴与横轴大体相等，内部紧实，多出现于
有机质含量低，耕性不良的粘质土壤中。
坷垃
一 土壤结构体
2）出现部位及原因 出现部位：表土层中，通常在耕层中 。
15~20%，底层土壤（15~30cm)孔度和通气孔度分别为
50%和10%左右，这种“上虚下实”的土壤属于比较理
想的。
二 土壤孔隙性
影响土壤孔隙性的因素
（1）土壤质地：
沙土的总孔隙度小，一般为30-40%，以大孔隙居多。
粘土的总孔隙度大，一般为50-60%，且以小孔隙为主。 壤土总孔隙度居中，一般为40-50%，大小孔隙比例较 为适当。
1.35~1.50 1.50~1.70 1.70~1.90 1.60~1.90 1.10-1.60
一 土壤密度和土壤容重
极限容重和适宜容重：
极限容重：土壤坚实以至妨碍根系生长的土壤容 重最大值。 适宜容重：土壤的结构性和孔隙状况适宜于植物 生长扎根时所表现出的容重数值。
农业工程概论复习资料
农业工程概论复习资料一、名词解释1、物料旳临界速度：是指物料在垂直气流中处在悬浮状态时，该气流旳流速。
2、应力松弛：指物料忽然地变形到给定值并保持不变时，应力随时间变化旳函数关系。
3、物料旳平衡水分：物料旳水蒸气分压与干燥介质旳水蒸气分压到达相等旳状态，此时，两者水分互换到达动态平衡，物料所含旳水分即为平衡水分。
4、物料旳真实密度：物料旳质量与实际体积比，是物料内部成分、密度和水分等旳函数。
5、休止角：是衡量散粒物料摩擦特性和散落性旳重要指标，它是通过小圆孔从一定高度持续自流散落到水平面上所形成旳料堆母线与水平面间旳夹角。
6、砻谷机：重要用于稻谷脱壳，使稻谷成为糙米。
它与碾米机配套使用适于农村、城镇中小型粮食加工厂使用。
7、温室co2施肥：通过施用二氧化碳，在一定旳范围内提高叶片周围旳二氧化碳浓度，对菜叶、根菜、果菜及以其种子为收获对象旳作物均有明显旳增产效果。
8、喷灌：用水泵或借高度压头使水通过喷头喷入空气中形成小雨滴，再降到田间。
根据喷头旳构造，水以射流形式成旋转水束射出，在喷射过程中因与空气摩擦而分散成水滴，或以扇形或伞形水膜形式喷出，遇空气阻力而分散成水滴。
9、滴灌：灌前在田间布置安装有一系列滴头旳灌水管道，滴头安顿在作物根部附近，水引入管道后通过滴头以小水流或形成水滴流到作物根部附近土壤表面上，借重力渗透土壤。
10、渗灌：将水引入土壤中合适深度借土壤旳毛细管作用湿润土壤，灌前在田间地下一定深度预埋带细管旳管道，埋深根据土壤质地及作物根区土层深度确定，其原理是使表层土壤有足够旳湿润度，深层渗漏少。
11、尺寸减小：是对物料施加一定旳外力，破坏其分子之间旳联结力，是物料旳尺寸变小，已到达人们规定旳尺寸。
12、温室效应：用透明覆盖材料做外围护结短波辐射透入，是室内地面升温，并制止绝大部分地面长波热辐射透出构旳建筑，可让绝大部分旳太阳室内，起到一种保热升温旳作用。
这种可以让绝大部分短波辐射进入而制止绝大部分长波辐射透出以蓄热升温旳特点，称为“温室效应”。
农业工程概论课件
03
农业信息技术的发展前景
随着信息技术的发展，农业信息技术在未来的农业生产中将发挥越来越
重要的作用，提高农业生产效率和管理水平，促进农业可持续发展。
农业工程实践技术
03
农业节水灌溉技术
喷灌技术
滴灌技术
微喷灌技术
通过喷头将水均匀喷洒 到农田，实现节水灌溉。
通过滴头将水缓慢滴入 土壤，减少蒸发和渗漏，
02
农业水资源利用技术包括节水灌溉、雨水收集等。
农业水资源工程的应用
03
农业水资源工程广泛应用于节水农业中，提高农业用水效率，
保障农业生产的可持续性。
农业电气与电子工程
1 2
农业电气与电子工程定义
农业电气与电子工程是研究农业电气设备和电子 产品的设计、制造、使用和维护的工程领域。
农业电气与电子产品
生产效率低下
传统农业生产的效率低下，需要借助科技手段提 高生产效率。
农业工程的创新发展与未来展望
智能化技术应用
利用物联网、大数据、人工智能等技术手段， 实现农业生产的智能化和精细化。
可持续农业发展
通过生态农业、有机农业等方式，实现农业 的可持续发展。
多元化农业模式
探索适合不同地区、不同资源的多元化农业 模式，提高农业生产效益。
农业生物环境调控技术
农业生物环境调控技术包括温室环境调控、养殖水环境调控等。
农业生物环境工程的应用
农业生物环境工程广泛应用于设施农业生产中，提高设施农业生产 效率，改善农产品品质。
农业水资源工程
农业水资源工程定义
01
农业水资源工程是研究农业水资源开发、利用、保护和管理的
工程领域。
农业水资源利用技术
将农作物秸秆转化为饲料、生物质能等资源，提高秸秆的利用率和经 济效益。
第二章 农业生物环境工程与设施农业 农业工程概论 教学课件 2
生物环境工程与设施农业
Generality of Agricultural Engineering
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华中农业大学
教育部国家211工程重点大学
截至2004年，我国海水养殖面积已发展到2426 万亩，产量为1316万吨；目前，从20～30米等深线到 沿海滩涂，海水养殖业都蓬勃发展，且已形成多种模 式并举，因地制宜，立体开发利用的新格局；内陆养 殖面积达为8496万亩，产量为1892万吨。
生物环境工程与设施农业
Generality of Agricultural Engineering
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华中农业大学
教育部国家211工程重点大学
▪丹麦一家饲养6000头猪的猪场，只有3～5个工人管理， 饲料转化率和日增重均提高10％，防疫费用节约30％。
▪荷兰设计的一种全自动化养牛设备，奶牛饲养和挤奶工 作均由电脑控制的一排机械手操作；各类信息贮存在中心 电脑室里，舍饲的奶牛受电子监控。挤奶时，机械手将挤 奶装置自动移向奶头，由真空挤奶机操作，并可自动更换 奶头。
▪自动化养鸡工厂饲养几十万只鸡，平均1个工人可以管理 3万～5万只鸡。
生物环境工程与设施农业
Generality of Agricultural Engineering
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华中农业大学
教育部国家211工程重点大学
二、 设施养鸡与环境控制工程 Facility- breeding chook and Environmental Engineering
生物环境工程与设施农业
Generality of Agricultural Engineering
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（四）国外设施养殖发展状况
华中农业大学
教育部国家211工程重点大学
农业概论第十三章 农业工程
田间管理机械
苗期管理
成 熟
耕耘机械 播种准备
生物圈 种子发芽、成长、结果
准备收获
农产品加工 食料、种子 资源环境 农业机械完成耕、 种、收等
收获
收获机械
通过科学的种植和管理培育出优质绿色农产品
三、农机技术发展趋势
1、适应可持续发展，保护生态环境和提高资源利用率的 技术与装备 ○ 精细农业、低污染、保护性耕作等 2、高新技术应用 ○ 信息技术、机器视觉技术、生物技术、农业机器人等 3、农产品的工业化、工厂化生产技术与装备 ○ 养殖、设施农业
提高农业劳动生产力、土地生产率和农民个人所得， 是建设社会主义新农村的重要支撑。
特点：多学科交叉，属于边缘学科。需要考虑农业生物因 素、环境因素、社会因素和经济因素及其它们之间 的相互作用。
1、农业工程与农业的发展
原始社会时期：人类不会种植和养殖，靠采集野生植物和
狩猎动物为生。100%农业人口。
轾
春秋青铜镰
四齿铁叉
打谷棍 手镰
我国农业工程实践的历史
加工器具:
耘犁
铜锄
陶碾
石杵臼 桦木椎臼 脱谷捣米模型
我国农业工程实践的历史
1944年6月，时任联合国粮农组织（FAO）副主席和中国 农林部驻美代表的邹秉文先生在美国农业工程师协会学术 年会上发表了“中国需要农业工程”的演说。 他说：“中国需要一批有创造力的农业工程师来改进所 有的手工和畜力农具，并制造拖拉机，以特别满足东北、 华北以及西北广大平原地区的需要。在农民个人买不起这 些设备的地方，农民应当组成合作社，联合起来购买和使 用这些设备和机械”。
1510.2 577.4 686.3 2 0 2 62 .6
农业工程概论
节水灌溉就是采取先进的技术和管理措施减少用水损失，以较少的灌溉水量满足作物正常生长要求的灌溉。
主要技术有：渠道防渗、管道输水、喷灌、微灌和滴管等。
1、渠道防渗渠道输水是目前我国农田灌溉的主要输水方式。
传统的土渠输水渠系水利用系数一般为0.4—0.5，差的仅0.3左右，也就是说，大部分水都渗漏和蒸发损失掉了。
渠道渗漏是农田灌溉用水损失的主要方面。
采用渠道防渗技术后，一般可使渠系水利用系数提高到0.6—0.85，比原来的土渠提高50％—70％。
渠道防渗还具有输水快、有利于农业生产抢季节、节省土地等优点，是当前我国节水灌溉的主要措施之一。
渠道防渗可分为：①三合土护面防渗；②砌石防渗；③混凝土防渗；④塑料薄膜防渗等。
2、管道输水管道输水是利用管道将水直接送到田间灌溉，以减少水在明渠输送过程中的渗漏和蒸发损失。
目前我国北方井灌区的管道输水推广应用较快。
常用的管材有混凝土管、塑料管及金属管等。
管道输水具有输水迅速、节水、省地、增产等优点。
3、喷灌喷灌是利用管道将有压水送到灌溉地段，并通过喷头分散成细小水滴，均匀地喷洒到田间，对作物进行灌溉。
喷灌的主要优点如下：(1)节水效果显著，水的利用率可达80％。
(2)作物增产幅度大，一般可达20％—40％；灌水均匀，土壤不板结，有利于抢季节、保全苗；改善了田间小气候和农业生态环境。
(3)大大减少了田间渠系建设及管理维护和平整土地等的工作量。
(4)减少了农民用于灌水的费用和投劳，增加了农民收入。
(5)有利于加快实现农业机械化、产业化、现代化。
(6)避免由于过量灌溉造成的土壤次生盐碱化。
常用的喷灌有管道式、平移式、中心支轴式、卷盘式和轻小型机组式。
4、微喷微喷是新发展起来的一种喷灌形式。
特别适合农业温室大棚内投入使用,它比一般喷灌更省水，更均匀的喷洒于作物上.它是通过PE塑料管道输水，通过微喷头喷洒进行局部灌溉的。
更可以扩充成自动控制系统.同时结合施用化肥，提高肥效。
5、滴灌滴灌是利用塑料管道将水通过直径约10mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。
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16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
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❖ 知识就是Βιβλιοθήκη 富 ❖ 丰富你的人生71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非