發(fā)布時(shí)間：2019-12-13所屬分類：園林工程師瀏覽：1次
摘 要： 提要:保護(hù)性耕作是一種先進(jìn)的農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)，兼具生態(tài)治理與修復(fù)的作用。文中從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的角度出發(fā)，通過在CNKI中進(jìn)行檢索，得到與保護(hù)性耕作研究相關(guān)的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，以知識圖譜可視化的形式展現(xiàn)保護(hù)性耕作的研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢。結(jié)論是保護(hù)性耕作研究的
提要:保護(hù)性耕作是一種先進(jìn)的農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)，兼具生態(tài)治理與修復(fù)的作用。文中從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的角度出發(fā)，通過在CNKI中進(jìn)行檢索，得到與保護(hù)性耕作研究相關(guān)的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，以知識圖譜可視化的形式展現(xiàn)保護(hù)性耕作的研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢。結(jié)論是保護(hù)性耕作研究的內(nèi)容從傳統(tǒng)的研究保護(hù)性耕作措施及其對作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響，發(fā)展到保護(hù)性耕作對土壤肥力、養(yǎng)分、含水量，再到目前的土壤有機(jī)碳、理化性質(zhì)、溫室氣體等。研究的機(jī)構(gòu)和作者之間合作密切，有穩(wěn)定的科研團(tuán)隊(duì)，并且成果顯著，關(guān)注的焦點(diǎn)不僅包括農(nóng)業(yè)方面，還涉及到生態(tài)環(huán)境。保護(hù)性耕作不僅限于理論研究，還包括眾多的技術(shù)試驗(yàn)、應(yīng)用和推廣。
關(guān)鍵詞:保護(hù)性耕作;知識圖譜;可視化;CiteSpace
保護(hù)性耕作是一種旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)，在節(jié)水保土的同時(shí)，也提高了土壤的抗侵蝕能力，目前該技術(shù)在全球范圍大面積采用。1935年，保護(hù)性耕作技術(shù)最早在美國使用，由過去傳統(tǒng)的耕作鏵式犁耕翻方式轉(zhuǎn)變?yōu)樯俑兔飧绞絒1]。此后，美國的一些學(xué)者開始就保護(hù)性耕作的含義、技術(shù)、機(jī)械、作用等方面進(jìn)行研究，形成了該領(lǐng)域中的基本理論和技術(shù)。截止目前，美國近70%的土地已經(jīng)采用保護(hù)性耕作技術(shù)，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(jì)80年代開始也大規(guī)模推廣保護(hù)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(fēng)蝕。
保護(hù)性耕作在我國起步較晚，20世紀(jì)60年代初在黑龍江國營農(nóng)場出現(xiàn)，主要是免耕種植小麥的實(shí)驗(yàn)，70年代江蘇出現(xiàn)免耕種植水稻的實(shí)驗(yàn)，與此對應(yīng)的研究主要集中在免耕的試驗(yàn)和示范方面，主要關(guān)注增產(chǎn)效果。20世紀(jì)80年代開始，保護(hù)性耕作方式朝多樣化發(fā)展，少耕、覆蓋、機(jī)械化操作等應(yīng)用日益廣泛，同時(shí)保護(hù)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(jīng)濟(jì)作物。由于機(jī)械化機(jī)具的采用，保護(hù)性耕作的作業(yè)量顯著提高。2002年我國農(nóng)業(yè)部正式將保護(hù)性耕作定義為"對農(nóng)田實(shí)行免耕、少耕、并用作物秸稈覆蓋地表，以減少風(fēng)蝕，提高土壤肥力和抗旱能力的先進(jìn)農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)"[3]。2012年，我國的保護(hù)性耕作技術(shù)應(yīng)用面積突破一億畝。保護(hù)性耕作不僅能提高作物產(chǎn)量，減少勞力時(shí)間和勞動投入;還能改善土壤性質(zhì)，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和蓄水保墑能力，減少土壤風(fēng)蝕和水蝕;增加野生動植物數(shù)量，改善空氣質(zhì)量等，兼具經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益。文中從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的角度出發(fā)，首先根據(jù)研究主題確定檢索式，然后在CNKI中進(jìn)行檢索，剔除無關(guān)文獻(xiàn)，保留與保護(hù)性耕作研究相關(guān)的文獻(xiàn)，最終以知識圖譜的形式展現(xiàn)保護(hù)性耕作的研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢，目的是為進(jìn)一步的研究提供基礎(chǔ)和參考。
1材料與研究方法
1.1數(shù)據(jù)來源
文中的數(shù)據(jù)來源于中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫CNKI。為了使得分析結(jié)果更具有權(quán)威性和代表性，選取的檢索范圍限于核心期刊數(shù)據(jù)庫和CSSCI數(shù)據(jù)庫。以保護(hù)性耕作為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，檢索年限為1992-2016年。初步檢索出8261篇文獻(xiàn)，在檢索中還發(fā)現(xiàn)，一些文章的關(guān)鍵詞雖然包含核心關(guān)鍵詞，但是文章主題不是保護(hù)性耕作的研究，因此通過人工判讀文獻(xiàn)標(biāo)題，去除不相關(guān)文獻(xiàn)，最終保留3208篇文獻(xiàn)。
1.2研究方法
1.2.1文獻(xiàn)計(jì)量法
文獻(xiàn)計(jì)量分析是利用文獻(xiàn)的外部特征作為研究對象，采用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，描述、評價(jià)和預(yù)測科學(xué)發(fā)展的動態(tài)[4]。文獻(xiàn)計(jì)量分析的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，分析的內(nèi)容包括作者分析、機(jī)構(gòu)分析、關(guān)鍵詞分析、引文分析等[5]。文中利用文獻(xiàn)計(jì)量分析CNKI數(shù)據(jù)庫中與保護(hù)性耕作相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行挖掘和分析，提取出作者、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞字段，展現(xiàn)保護(hù)性耕作的研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢。
1.2.2知識圖譜分析
知識圖譜分析是科學(xué)計(jì)量學(xué)的一種分析方法[6]，利用各種不同的圖形展現(xiàn)知識之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，同時(shí)顯示知識領(lǐng)域的發(fā)展和變化過程。通過對知識的挖掘、分析進(jìn)而進(jìn)行可視化，最終用圖譜的形式展示某一學(xué)科領(lǐng)域的主要研究內(nèi)容、研究發(fā)展的歷史、前沿問題，使研究者對學(xué)科結(jié)構(gòu)、研究內(nèi)容、學(xué)科關(guān)系和研究熱點(diǎn)有清晰的把握，并可預(yù)測學(xué)科發(fā)展前沿和趨勢。知識圖譜分析是將數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)量學(xué)、信息科學(xué)與可視化技術(shù)相結(jié)合的一種分析方法，其中可視化技術(shù)目前應(yīng)用最為廣泛的是CiteSpace[7-8]。
2結(jié)果與分析
2.1保護(hù)性耕作發(fā)文的時(shí)間分布分析
自1992年開始的25年間，保護(hù)性耕作的核心期刊論文總數(shù)為3208篇，其逐年分布見圖1。2002年以前，保護(hù)性耕作的研究每年數(shù)量在30篇左右，且變化不大。自2002年起至今，保護(hù)性耕作方面的研究論文數(shù)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(hù)性耕作作為研究熱點(diǎn)的起始時(shí)間。特別是2007年至今，保護(hù)性耕作研究每年發(fā)文量都是200篇以上。
國內(nèi)保護(hù)性耕作研究熱潮的興起與我國保護(hù)性耕作應(yīng)用及政府的政策密切相關(guān)。2002年農(nóng)業(yè)部提出了保護(hù)性耕作的正式定義和范圍，同時(shí)在山西、北京、天津、河北、內(nèi)蒙古、遼寧及甘肅等地區(qū)，建立了38個(gè)項(xiàng)目縣，進(jìn)行保護(hù)性耕作技術(shù)示范和推廣[9]。2007年，農(nóng)業(yè)部出臺《關(guān)于大力發(fā)展保護(hù)性耕作的意見》，對保護(hù)性耕作機(jī)具、技術(shù)體系等方面提出具體的要求，使中國保護(hù)性耕作的實(shí)施邁入一個(gè)新的時(shí)期。我國保護(hù)性耕作的應(yīng)用地域由最初的北方地區(qū)延伸至南方，應(yīng)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(jīng)濟(jì)作物。與此同時(shí)進(jìn)行的是科研主管部門審批了大量相保護(hù)性耕作的研究課題，吸引了越來越多的學(xué)者進(jìn)行該領(lǐng)域的研究。
2.2保護(hù)性耕作研究的關(guān)鍵詞分析
關(guān)鍵詞是從文獻(xiàn)的題目、正文或摘要中抽出的能表征文獻(xiàn)主題內(nèi)容的具有實(shí)質(zhì)意義的詞語，代表了文章的主題，出現(xiàn)頻率高的關(guān)鍵詞就能代表研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，代表領(lǐng)域研究的主要內(nèi)容和方向。在3208篇保護(hù)性耕作的文獻(xiàn)中，共出現(xiàn)了4712個(gè)關(guān)鍵詞，提取出現(xiàn)頻次大于100的29個(gè)關(guān)鍵詞，從而確定保護(hù)性耕作的主要研究主題和內(nèi)容，如表1所示。
2.2.1關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析
僅僅對關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次按照高低進(jìn)行排序，遠(yuǎn)不能滿足研究的需要，同時(shí)也不能找到關(guān)鍵詞之間的關(guān)系。因此，需要進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)，挖掘高頻關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系。如果兩個(gè)關(guān)鍵詞在不同的論文中同時(shí)出現(xiàn)的次數(shù)越多，表示這兩個(gè)關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系越緊密，它們越能代表該領(lǐng)域的研究主題。
在CiteSpace界面中選擇關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，得到關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜。圖2展示了保護(hù)性耕作關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)十分緊密，網(wǎng)絡(luò)密度高，研究成果數(shù)量多、范圍廣，研究深度較為深入，主題專注度較高。包括傳統(tǒng)的保護(hù)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(xué)除草;保護(hù)性耕作的作物，如小麥、玉米等;保護(hù)性耕作對土壤的影響，如土壤性質(zhì)、土壤微生物、土壤水分等;保護(hù)性耕作的經(jīng)濟(jì)效益(如產(chǎn)量)和生態(tài)效益(如有機(jī)碳、溫室氣體等)。
2.2.2關(guān)鍵詞時(shí)序分析
關(guān)鍵詞時(shí)序圖譜是考察不同關(guān)鍵詞在不同時(shí)間出現(xiàn)的情況。在關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖基礎(chǔ)上，選擇"Timezone"，生成保護(hù)性耕作研究的關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜。從圖3可看出，隨著時(shí)間的演變，保護(hù)性耕作的研究不斷涌現(xiàn)新的關(guān)鍵詞，形成新的熱點(diǎn)和趨勢。20世紀(jì)90年代我國保護(hù)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(hù)性耕作的作用的研究集中在作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量方面，同時(shí)保護(hù)性耕作帶來了土壤肥力和水分的改善[10-14]。2002年后對于機(jī)械化的保護(hù)性耕作研究增多，學(xué)科集中在農(nóng)藝學(xué)和農(nóng)業(yè)工程方面。近十年來，研究的熱點(diǎn)主要是保護(hù)性耕作對土壤有機(jī)碳、土壤酶活性、土壤團(tuán)聚體的影響，保護(hù)性耕作可增加土壤團(tuán)聚體數(shù)量和土壤有機(jī)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(qiáng)了土壤對環(huán)境水、熱變化的緩沖能力，為植物生長及微生物生命活動創(chuàng)造良好環(huán)境[18-20]，同時(shí)也關(guān)注保護(hù)性耕作對氣候變化的影響，如溫室氣體等[21-23]。
相關(guān)期刊推薦：《干旱區(qū)資源與環(huán)境》Journal of Arid Land Resources and Environment(月刊)1987年創(chuàng)刊，是綜合性學(xué)術(shù)刊物。特點(diǎn)是綜合性強(qiáng)、審稿快、發(fā)文量大，凡研究干旱半干旱甚至季節(jié)性干旱區(qū)的論文，研究干旱半干旱問題及防治技術(shù)的論文，特別是綠洲建設(shè)的論文，不論屬于社會科學(xué)領(lǐng)域或者自然科學(xué)領(lǐng)域均可刊用。有投稿的，可以直接與期刊天空在線編輯聯(lián)系。
另外，考察保護(hù)性耕作文獻(xiàn)的發(fā)文期刊，大多數(shù)文章發(fā)表在農(nóng)業(yè)類的期刊，特別是干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究期刊的發(fā)文量高達(dá)233篇，這與保護(hù)性耕作本身所屬的學(xué)科領(lǐng)域有關(guān)，特別是保護(hù)性耕作是屬于旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)的一個(gè)分支有關(guān)。同時(shí)，保護(hù)性耕作研究在生態(tài)類的期刊的發(fā)文量今年來增長迅速，包括應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)、中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)、生態(tài)學(xué)報(bào)、農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)等，這是由于越來越多的學(xué)者關(guān)注保護(hù)性耕作與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系。
2.3保護(hù)性耕作研究機(jī)構(gòu)分析
在抽取出的保護(hù)性耕作研究的3208篇核心文獻(xiàn)中，涉及到的機(jī)構(gòu)高達(dá)1273家。保護(hù)性耕作研究呈現(xiàn)百家爭鳴的局面，其中西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院、甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院、西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院、甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院的發(fā)文量超過80篇，這五所高校在保護(hù)性耕作研究方面有較強(qiáng)的科研實(shí)力與領(lǐng)域影響力。
2.3.1保護(hù)性耕作研究機(jī)構(gòu)合作圖譜
在CiteSpace界面中選擇機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，為了精簡網(wǎng)絡(luò)，將閾值設(shè)置為Top50perslice，最后得到機(jī)構(gòu)之間的研究合作圖譜，包括674個(gè)節(jié)點(diǎn)和398條連線(圖4)。節(jié)點(diǎn)為年輪狀，年輪的厚度與機(jī)構(gòu)發(fā)文量成正比，年輪的顏色與圖片上方的圖例相對應(yīng)，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(jié)果顯示，機(jī)構(gòu)合作圖譜的網(wǎng)絡(luò)密度為0.005，說明國內(nèi)保護(hù)性耕作的研究機(jī)構(gòu)之間合作比較密切，但機(jī)構(gòu)之間合作更多的是同一地域，不同地區(qū)之間的機(jī)構(gòu)合作相對較少。
2.3.2保護(hù)性耕作研究機(jī)構(gòu)時(shí)序圖譜
在機(jī)構(gòu)合作圖基礎(chǔ)上，選擇"Timezone"，生成機(jī)構(gòu)時(shí)區(qū)圖譜(圖5)。從圖5中可以看到隨著時(shí)間的演變，越來越多的機(jī)構(gòu)開始對該領(lǐng)域進(jìn)行研究探索。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)早在1992年就在核心期刊上發(fā)表了保護(hù)性耕作研究論文，但整體影響力不大，但該機(jī)構(gòu)在后續(xù)研究中明顯乏力，研究成果數(shù)量沒有顯著增加。西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院、甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院、西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院、甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院雖然起步晚，但一直保持著穩(wěn)定和持續(xù)的研究群體，尤其是近五年來科研成果十分顯著，成為保護(hù)性耕作研究的核心節(jié)點(diǎn)。
2.4保護(hù)性耕作研究作者分析
從檢索到保護(hù)性耕作文獻(xiàn)中，高產(chǎn)作者主要來自于甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)(黃高寶、張仁陟、蔡立群)、西北農(nóng)林科技大學(xué)(賈志寬、李軍)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)(陳阜、李洪文、張海林、高煥文、高旺盛)等，這與機(jī)構(gòu)發(fā)文量正好相互印證，再次證明這些機(jī)構(gòu)在保護(hù)性耕作領(lǐng)域是核心的部門，科研實(shí)力較強(qiáng)。
在CiteSpace界面中選擇作者進(jìn)行分析，為了精簡網(wǎng)絡(luò)，將閾值設(shè)置為Top50perslice，最后得到作者之間研究合作圖譜，包括908個(gè)節(jié)點(diǎn)和625條連線(圖6)。保護(hù)性耕作作者合作網(wǎng)絡(luò)密度為0.0039，團(tuán)隊(duì)內(nèi)部之間的合作已形成常態(tài)，有較強(qiáng)凝聚力的科研群體。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)的張仁陟、蔡立群團(tuán)隊(duì)近年來發(fā)文量最多。保護(hù)性耕作的研究團(tuán)隊(duì)的成員更多的是屬于同一個(gè)研究機(jī)構(gòu)，作者之間的合作更多的是在一個(gè)機(jī)構(gòu)內(nèi)部。
3、討論
國內(nèi)保護(hù)性耕作的研究內(nèi)容豐富，學(xué)科分布廣泛，上述研究利用知識圖譜方法梳理了保護(hù)性耕作研究狀況，總結(jié)了該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)，未來保護(hù)性耕作的研究需要關(guān)注以下幾方面:
(1)我國保護(hù)性耕作技術(shù)目前大面積推廣，國家也出臺了相應(yīng)的政策，各科研院所研制出配套機(jī)具。但與保護(hù)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(shù)體系普及率低，保護(hù)性耕作技術(shù)中傳統(tǒng)的少耕免耕和覆蓋技術(shù)采用率較高，病蟲草害綜合防治技術(shù)的研發(fā)和采用情況不容樂觀。未來一方面需要研發(fā)適應(yīng)不同地區(qū)和作物的保護(hù)性耕作機(jī)具，另一方面需要研究化學(xué)和非化學(xué)病蟲草害防治技術(shù)。
(2)保護(hù)性耕作通過影響土壤的理化性質(zhì)進(jìn)而影響溫室氣體和排放。鑒于全球氣候變化的大背景，保護(hù)性耕作未來的研究要關(guān)注其固碳減排效應(yīng);關(guān)注保護(hù)性耕作技術(shù)或模式與土壤有機(jī)碳含量、氣候變化之間的作用機(jī)制;研發(fā)適合不同地區(qū)適應(yīng)氣候變化的保護(hù)性耕作模式。
(3)鑒于中國土地細(xì)碎化和土地流轉(zhuǎn)現(xiàn)狀，為調(diào)動農(nóng)戶采用保護(hù)性耕作技術(shù)的積極性，在目前補(bǔ)貼政策下，需要關(guān)注保護(hù)性耕作的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，研究補(bǔ)貼與補(bǔ)償之間的耦合關(guān)系，提出具體的補(bǔ)償方法和手段。
