發布時間：2019-12-13所屬分類：園林工程師瀏覽：1次
摘 要： 提要:保護性耕作是一種先進的農業耕作技術，兼具生態治理與修復的作用。文中從文獻計量學的角度出發，通過在CNKI中進行檢索，得到與保護性耕作研究相關的文獻數據，以知識圖譜可視化的形式展現保護性耕作的研究現狀、熱點與發展趨勢。結論是保護性耕作研究的
提要:保護性耕作是一種先進的農業耕作技術，兼具生態治理與修復的作用。文中從文獻計量學的角度出發，通過在CNKI中進行檢索，得到與保護性耕作研究相關的文獻數據，以知識圖譜可視化的形式展現保護性耕作的研究現狀、熱點與發展趨勢。結論是保護性耕作研究的內容從傳統的研究保護性耕作措施及其對作物產量和經濟效益的影響，發展到保護性耕作對土壤肥力、養分、含水量，再到目前的土壤有機碳、理化性質、溫室氣體等。研究的機構和作者之間合作密切，有穩定的科研團隊，并且成果顯著，關注的焦點不僅包括農業方面，還涉及到生態環境。保護性耕作不僅限于理論研究，還包括眾多的技術試驗、應用和推廣。
關鍵詞:保護性耕作;知識圖譜;可視化;CiteSpace
保護性耕作是一種旱作農業技術，在節水保土的同時，也提高了土壤的抗侵蝕能力，目前該技術在全球范圍大面積采用。1935年，保護性耕作技術最早在美國使用，由過去傳統的耕作鏵式犁耕翻方式轉變為少耕和免耕方式[1]。此后，美國的一些學者開始就保護性耕作的含義、技術、機械、作用等方面進行研究，形成了該領域中的基本理論和技術。截止目前，美國近70%的土地已經采用保護性耕作技術，主要的措施包括秸稈覆蓋、殘茬覆蓋和免耕等[2]。加拿大、澳大利亞等國家從上世紀80年代開始也大規模推廣保護性耕作，提高了土壤含水率和水分利用率，減少了土壤的水蝕、風蝕。
保護性耕作在我國起步較晚，20世紀60年代初在黑龍江國營農場出現，主要是免耕種植小麥的實驗，70年代江蘇出現免耕種植水稻的實驗，與此對應的研究主要集中在免耕的試驗和示范方面，主要關注增產效果。20世紀80年代開始，保護性耕作方式朝多樣化發展，少耕、覆蓋、機械化操作等應用日益廣泛，同時保護性耕作針對的作物由原來分小麥、水稻等糧食作物延伸至馬鈴薯、油菜、大豆等經濟作物。由于機械化機具的采用，保護性耕作的作業量顯著提高。2002年我國農業部正式將保護性耕作定義為"對農田實行免耕、少耕、并用作物秸稈覆蓋地表，以減少風蝕，提高土壤肥力和抗旱能力的先進農業耕作技術"[3]。2012年，我國的保護性耕作技術應用面積突破一億畝。保護性耕作不僅能提高作物產量，減少勞力時間和勞動投入;還能改善土壤性質，提高土壤有機質含量和蓄水保墑能力，減少土壤風蝕和水蝕;增加野生動植物數量，改善空氣質量等，兼具經濟效益、生態效益和社會效益。文中從文獻計量學的角度出發，首先根據研究主題確定檢索式，然后在CNKI中進行檢索，剔除無關文獻，保留與保護性耕作研究相關的文獻，最終以知識圖譜的形式展現保護性耕作的研究現狀、熱點與發展趨勢，目的是為進一步的研究提供基礎和參考。
1材料與研究方法
1.1數據來源
文中的數據來源于中國學術期刊全文數據庫CNKI。為了使得分析結果更具有權威性和代表性，選取的檢索范圍限于核心期刊數據庫和CSSCI數據庫。以保護性耕作為關鍵詞進行檢索，檢索年限為1992-2016年。初步檢索出8261篇文獻，在檢索中還發現，一些文章的關鍵詞雖然包含核心關鍵詞，但是文章主題不是保護性耕作的研究，因此通過人工判讀文獻標題，去除不相關文獻，最終保留3208篇文獻。
1.2研究方法
1.2.1文獻計量法
文獻計量分析是利用文獻的外部特征作為研究對象，采用數學和統計學方法，描述、評價和預測科學發展的動態[4]。文獻計量分析的應用領域不斷擴大，分析的內容包括作者分析、機構分析、關鍵詞分析、引文分析等[5]。文中利用文獻計量分析CNKI數據庫中與保護性耕作相關的文獻進行挖掘和分析，提取出作者、機構、關鍵詞字段，展現保護性耕作的研究現狀、熱點與發展趨勢。
1.2.2知識圖譜分析
知識圖譜分析是科學計量學的一種分析方法[6]，利用各種不同的圖形展現知識之間的結構關系，同時顯示知識領域的發展和變化過程。通過對知識的挖掘、分析進而進行可視化，最終用圖譜的形式展示某一學科領域的主要研究內容、研究發展的歷史、前沿問題，使研究者對學科結構、研究內容、學科關系和研究熱點有清晰的把握，并可預測學科發展前沿和趨勢。知識圖譜分析是將數學、統計學、計量學、信息科學與可視化技術相結合的一種分析方法，其中可視化技術目前應用最為廣泛的是CiteSpace[7-8]。
2結果與分析
2.1保護性耕作發文的時間分布分析
自1992年開始的25年間，保護性耕作的核心期刊論文總數為3208篇，其逐年分布見圖1。2002年以前，保護性耕作的研究每年數量在30篇左右，且變化不大。自2002年起至今，保護性耕作方面的研究論文數量激增，從2002年的32篇增加到2016年的344篇，因此2002年是將保護性耕作作為研究熱點的起始時間。特別是2007年至今，保護性耕作研究每年發文量都是200篇以上。
國內保護性耕作研究熱潮的興起與我國保護性耕作應用及政府的政策密切相關。2002年農業部提出了保護性耕作的正式定義和范圍，同時在山西、北京、天津、河北、內蒙古、遼寧及甘肅等地區，建立了38個項目縣，進行保護性耕作技術示范和推廣[9]。2007年，農業部出臺《關于大力發展保護性耕作的意見》，對保護性耕作機具、技術體系等方面提出具體的要求，使中國保護性耕作的實施邁入一個新的時期。我國保護性耕作的應用地域由最初的北方地區延伸至南方，應用的范圍從小麥、玉米、水稻等糧食作為延伸至大豆、油菜、馬鈴薯、蔬菜等經濟作物。與此同時進行的是科研主管部門審批了大量相保護性耕作的研究課題，吸引了越來越多的學者進行該領域的研究。
2.2保護性耕作研究的關鍵詞分析
關鍵詞是從文獻的題目、正文或摘要中抽出的能表征文獻主題內容的具有實質意義的詞語，代表了文章的主題，出現頻率高的關鍵詞就能代表研究領域的熱點，代表領域研究的主要內容和方向。在3208篇保護性耕作的文獻中，共出現了4712個關鍵詞，提取出現頻次大于100的29個關鍵詞，從而確定保護性耕作的主要研究主題和內容，如表1所示。
2.2.1關鍵詞共現分析
僅僅對關鍵詞出現的頻次按照高低進行排序，遠不能滿足研究的需要，同時也不能找到關鍵詞之間的關系。因此，需要進行關鍵詞共現，挖掘高頻關鍵詞之間的聯系。如果兩個關鍵詞在不同的論文中同時出現的次數越多，表示這兩個關鍵詞之間的聯系越緊密，它們越能代表該領域的研究主題。
在CiteSpace界面中選擇關鍵詞進行分析，得到關鍵詞共現圖譜。圖2展示了保護性耕作關鍵詞共現網絡。該網絡結構十分緊密，網絡密度高，研究成果數量多、范圍廣，研究深度較為深入，主題專注度較高。包括傳統的保護性耕作方式或措施的研究，如少耕免耕耕作方式、秸稈還田、秸稈覆蓋、地膜覆蓋、坡耕地耕作、化學除草;保護性耕作的作物，如小麥、玉米等;保護性耕作對土壤的影響，如土壤性質、土壤微生物、土壤水分等;保護性耕作的經濟效益(如產量)和生態效益(如有機碳、溫室氣體等)。
2.2.2關鍵詞時序分析
關鍵詞時序圖譜是考察不同關鍵詞在不同時間出現的情況。在關鍵詞共現圖基礎上，選擇"Timezone"，生成保護性耕作研究的關鍵詞時區圖譜。從圖3可看出，隨著時間的演變，保護性耕作的研究不斷涌現新的關鍵詞，形成新的熱點和趨勢。20世紀90年代我國保護性耕作的研究主要集中在措施方面，包括秸稈覆蓋、地膜覆蓋、秸稈還田等，對保護性耕作的作用的研究集中在作物的生長發育和產量方面，同時保護性耕作帶來了土壤肥力和水分的改善[10-14]。2002年后對于機械化的保護性耕作研究增多，學科集中在農藝學和農業工程方面。近十年來，研究的熱點主要是保護性耕作對土壤有機碳、土壤酶活性、土壤團聚體的影響，保護性耕作可增加土壤團聚體數量和土壤有機碳含量[15-17]，有利于土壤水分與土壤空氣的相互消長平衡，增強了土壤對環境水、熱變化的緩沖能力，為植物生長及微生物生命活動創造良好環境[18-20]，同時也關注保護性耕作對氣候變化的影響，如溫室氣體等[21-23]。
相關期刊推薦：《干旱區資源與環境》Journal of Arid Land Resources and Environment(月刊)1987年創刊，是綜合性學術刊物。特點是綜合性強、審稿快、發文量大，凡研究干旱半干旱甚至季節性干旱區的論文，研究干旱半干旱問題及防治技術的論文，特別是綠洲建設的論文，不論屬于社會科學領域或者自然科學領域均可刊用。有投稿的，可以直接與期刊天空在線編輯聯系。
另外，考察保護性耕作文獻的發文期刊，大多數文章發表在農業類的期刊，特別是干旱地區農業研究期刊的發文量高達233篇，這與保護性耕作本身所屬的學科領域有關，特別是保護性耕作是屬于旱作農業技術的一個分支有關。同時，保護性耕作研究在生態類的期刊的發文量今年來增長迅速，包括應用生態學報、中國生態農業學報、生態學報、農業環境科學學報等，這是由于越來越多的學者關注保護性耕作與生態環境之間的關系。
2.3保護性耕作研究機構分析
在抽取出的保護性耕作研究的3208篇核心文獻中，涉及到的機構高達1273家。保護性耕作研究呈現百家爭鳴的局面，其中西北農林科技大學資源環境學院、中國農業大學農學與生物技術學院、甘肅農業大學農學院、西北農林科技大學農學院、甘肅農業大學資源與環境學院的發文量超過80篇，這五所高校在保護性耕作研究方面有較強的科研實力與領域影響力。
2.3.1保護性耕作研究機構合作圖譜
在CiteSpace界面中選擇機構進行分析，為了精簡網絡，將閾值設置為Top50perslice，最后得到機構之間的研究合作圖譜，包括674個節點和398條連線(圖4)。節點為年輪狀，年輪的厚度與機構發文量成正比，年輪的顏色與圖片上方的圖例相對應，圖例左邊的顏色代表較早的年份，圖例右邊的顏色代表較近的年份。結果顯示，機構合作圖譜的網絡密度為0.005，說明國內保護性耕作的研究機構之間合作比較密切，但機構之間合作更多的是同一地域，不同地區之間的機構合作相對較少。
2.3.2保護性耕作研究機構時序圖譜
在機構合作圖基礎上，選擇"Timezone"，生成機構時區圖譜(圖5)。從圖5中可以看到隨著時間的演變，越來越多的機構開始對該領域進行研究探索。山西農業大學早在1992年就在核心期刊上發表了保護性耕作研究論文，但整體影響力不大，但該機構在后續研究中明顯乏力，研究成果數量沒有顯著增加。西北農林科技大學資源環境學院、中國農業大學農學與生物技術學院、甘肅農業大學農學院、西北農林科技大學農學院、甘肅農業大學資源與環境學院雖然起步晚，但一直保持著穩定和持續的研究群體，尤其是近五年來科研成果十分顯著，成為保護性耕作研究的核心節點。
2.4保護性耕作研究作者分析
從檢索到保護性耕作文獻中，高產作者主要來自于甘肅農業大學(黃高寶、張仁陟、蔡立群)、西北農林科技大學(賈志寬、李軍)、中國農業大學(陳阜、李洪文、張海林、高煥文、高旺盛)等，這與機構發文量正好相互印證，再次證明這些機構在保護性耕作領域是核心的部門，科研實力較強。
在CiteSpace界面中選擇作者進行分析，為了精簡網絡，將閾值設置為Top50perslice，最后得到作者之間研究合作圖譜，包括908個節點和625條連線(圖6)。保護性耕作作者合作網絡密度為0.0039，團隊內部之間的合作已形成常態，有較強凝聚力的科研群體。甘肅農業大學的張仁陟、蔡立群團隊近年來發文量最多。保護性耕作的研究團隊的成員更多的是屬于同一個研究機構，作者之間的合作更多的是在一個機構內部。
3、討論
國內保護性耕作的研究內容豐富，學科分布廣泛，上述研究利用知識圖譜方法梳理了保護性耕作研究狀況，總結了該領域研究現狀、熱點，未來保護性耕作的研究需要關注以下幾方面:
(1)我國保護性耕作技術目前大面積推廣，國家也出臺了相應的政策，各科研院所研制出配套機具。但與保護性耕作體系十分成熟的國家，如美國、加拿大、澳大利亞等相比，全套技術體系普及率低，保護性耕作技術中傳統的少耕免耕和覆蓋技術采用率較高，病蟲草害綜合防治技術的研發和采用情況不容樂觀。未來一方面需要研發適應不同地區和作物的保護性耕作機具，另一方面需要研究化學和非化學病蟲草害防治技術。
(2)保護性耕作通過影響土壤的理化性質進而影響溫室氣體和排放。鑒于全球氣候變化的大背景，保護性耕作未來的研究要關注其固碳減排效應;關注保護性耕作技術或模式與土壤有機碳含量、氣候變化之間的作用機制;研發適合不同地區適應氣候變化的保護性耕作模式。
(3)鑒于中國土地細碎化和土地流轉現狀，為調動農戶采用保護性耕作技術的積極性，在目前補貼政策下，需要關注保護性耕作的生態補償機制，研究補貼與補償之間的耦合關系，提出具體的補償方法和手段。
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