基于文獻(xiàn)計(jì)量的農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域研究現(xiàn)狀及熱點(diǎn)分析

顧丹丹，董勤各，李 雅，雷會(huì)珠，馮 浩

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西楊凌712100；3.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所，陜西楊凌712100；4.西北農(nóng)林科技大學(xué)圖書(shū)館，陜西楊凌712100）

水是人類生產(chǎn)和生活過(guò)程中必不可少的基本自然資源，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展得以實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)之一[1]。在世界范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)用水占水資源的80%左右，這一數(shù)據(jù)因不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和氣候有一定差異[2]。在發(fā)達(dá)國(guó)家，灌溉用水約占可利用水資源的60%，而在發(fā)展中國(guó)家這一比例可達(dá)90%[3]。我國(guó)水資源分布呈現(xiàn)出明顯的不平衡性，局部水資源缺乏嚴(yán)重，加之較為嚴(yán)重的水污染問(wèn)題，極大地制約了農(nóng)業(yè)和工業(yè)的發(fā)展[4,5]。作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，近年來(lái)我國(guó)農(nóng)業(yè)用水占到總用水量的62.4%[6]。為了維持作物較高的產(chǎn)出，我國(guó)絕大部分農(nóng)作物都需要灌溉，目前灌溉的耕地面積占國(guó)家耕地面積的42%，農(nóng)田灌溉水量占到了農(nóng)業(yè)用水量的90%～95%[7]。但是，由于灌溉方式粗放等原因，我國(guó)灌溉水有效利用系數(shù)平均僅0.55，糧食水分生產(chǎn)率不足1.5 kg/m3，大量灌溉水被無(wú)效浪費(fèi)，這加劇了水資源的浪費(fèi)和農(nóng)業(yè)用水的進(jìn)一步缺乏，也造成農(nóng)作物生產(chǎn)成本增高、比較效益降低[8]。因此，采取有效的節(jié)水灌溉措施，使單位水量發(fā)揮可能最大的經(jīng)濟(jì)效益，是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)[9]。農(nóng)業(yè)節(jié)水的重要途徑包括滴灌、噴灌、溝畦灌等多種方式。關(guān)于這些措施對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，前人已有很多研究。綜合分析這些研究結(jié)果，深入探討如何更加合理的利用節(jié)水措施，對(duì)于更好的發(fā)展節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是借助于文獻(xiàn)的各種特征數(shù)量，采用數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)描述、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)的圖書(shū)情報(bào)學(xué)分支學(xué)科[10]。美國(guó)科技信息研究所（ISI）的科學(xué)引文索引數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展版（SCIE）收錄了世界各學(xué)科研究領(lǐng)域內(nèi)最優(yōu)秀的科技期刊，其收錄的文獻(xiàn)能在一定程度上反映科學(xué)前沿的發(fā)展動(dòng)態(tài)。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法作為一個(gè)成熟的工具已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多個(gè)學(xué)科，如王耕等[11]運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量的方法分析了海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究熱點(diǎn)和趨勢(shì)，張俊等[12]采用文獻(xiàn)計(jì)量的方法對(duì)凋落物研究現(xiàn)狀和熱點(diǎn)進(jìn)行了分析，串麗敏等[13]將文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)運(yùn)用到土壤污染修復(fù)領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢(shì)研究中。為了能夠在總體上把握國(guó)際上有關(guān)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，本文以Web of Science（WoS） 核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)源，對(duì)1992-2019年發(fā)表的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析，以期了解農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)，并為農(nóng)業(yè)節(jié)水相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)一步研究提供參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析方法

1.1 檢索詞的選擇與檢索方式

本研究以Web of Science (WoS)中SCIE 核心合集為數(shù)據(jù)來(lái)源，重點(diǎn)關(guān)注以節(jié)水技術(shù)為主的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方面的研究。這些技術(shù)主要包括以灌溉方式進(jìn)行區(qū)分的噴灌、微灌、滴灌、畦灌和溝灌，以及以灌水量進(jìn)行區(qū)分的虧缺灌溉和充分灌溉等。以這些技術(shù)措施關(guān)鍵詞為基礎(chǔ)，分別從主題（TS）和標(biāo)題（TI）檢索，兩種方式的檢索結(jié)果進(jìn)行初步分析，并結(jié)合科研人員建議，最終確定以下主題檢索方式：TS=(“water saving irrigation” or “ saving irrigation” or “saving water irrigation” or “water-saved irrigation” or “precision irrigation” or “ precise irrigation” or “sprinkl* irrigation” or“spray* irrigation” or “micro irrigation” or “drip irrigation”or “trickl* irrigate*” or “border irrigation” or “strip irrigation” or “ridge irrigation” or “border strip irrigation” or“furrow irrigation” or “ditch irrigation” or “surface irrigation” or “deficit irrigation”) ，文獻(xiàn)類型為Article 或Review，分別限定發(fā)表時(shí)間為1992-2019年和2010-2019年。檢索時(shí)間為2020年2月。

1.2 分析方法

檢索結(jié)果1992-2019年發(fā)表文獻(xiàn)9 953 篇，其中2010-2019年間發(fā)表6675 篇。首先利用科睿唯安開(kāi)發(fā)的分析工具Derwent Data Analyzer（DDA）進(jìn)行文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的清理及挖掘，其次將研究論文的發(fā)表年度、研究國(guó)家、研究機(jī)構(gòu)、來(lái)源出版物、學(xué)科領(lǐng)域分布、關(guān)鍵詞等信息輸入Excel、GraphPad Prism 8 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并繪制戰(zhàn)略坐標(biāo)圖、熱圖、折線圖及雷達(dá)圖等；利用Ucinet 和Netdraw 對(duì)關(guān)鍵詞合作度進(jìn)行可視化分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 1992-2019年間農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域研究概況

2.1.1 研究論文數(shù)量變化趨勢(shì)

1992-2019年間，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方面的研究論文呈穩(wěn)態(tài)增長(zhǎng)趨勢(shì)（圖1）。這表明，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉一直是研究的熱點(diǎn)方向之一。1992-2009年，中國(guó)學(xué)者發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量占總發(fā)表文獻(xiàn)的比例平均為4.07%，2010-2019年其比例從13.28%快速增長(zhǎng)至34.86%。這表明，從1992年以來(lái)，尤其是近十年來(lái)，中國(guó)在農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域的科研取得了巨大的進(jìn)步，在世界上所處的地位也日益提高。同時(shí)，在檢索的總文獻(xiàn)中，2010-2019年間發(fā)表的論文總量為6 675 篇，占1992-2019年發(fā)文總量（9 953篇）的67.1%。

圖1 1992-2019年農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)文獻(xiàn)年度分布Fig.1 Quantity of publications on agricultural water saving from 1992 to 2019

2.1.2 學(xué)科領(lǐng)域分布

根據(jù)SCIE 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)期刊進(jìn)行的學(xué)科分類，分析了1992-2019年農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域的研究論文，共涉及115 個(gè)學(xué)科類別。農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)研究主要涉及農(nóng)藝學(xué)（Agronomy）、水資源（Water Resources）、農(nóng)業(yè)-多學(xué)科（Agriculture，Multidisciplinary）、環(huán)境科學(xué)（Environmental Sciences）、園藝學(xué)（Horticulture）、農(nóng)業(yè)工程（Agricultural Engineering）、植物科學(xué)（Plant Sciences）、土壤科學(xué)（Soil Science）、食品科學(xué)與技術(shù)（Food Science ＆ Technology）等主題領(lǐng)域。其中以農(nóng)藝學(xué)（Agronomy）、水資源（Water Resources） 領(lǐng)域研究較為集中。

圖2 1992-2019年農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)領(lǐng)域涉及的學(xué)科領(lǐng)域Fig.2 The major research area of agricultural water saving from 1992 to 2019

2.1.3 論文發(fā)表期刊分析

從表1可以看出，農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)相關(guān)論文期刊分布相對(duì)比較集中，載文量前10位期刊共計(jì)載文量為3 561篇，累計(jì)百分比占全部論文數(shù)的35.78%。排名第一位的期刊為Agricultural Water Management，其載文量達(dá)1 428 篇，占論文總量的14.35%。排名第二和第三位的分別是Irrigation Science 和Journal of Irrigation and Drainage Engineering，其載文量分別為396和333篇。

表1 1992-2019年農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)領(lǐng)發(fā)文量前10種期刊來(lái)源分析Tab.1 Top 10 journals of publications on agricultural water saving from 1992 to 2019

2.2 近10年來(lái)主要研究力量分布

2010-2019年SCI 論文發(fā)文量前10（Top10）的國(guó)家累計(jì)發(fā)文量為4 572篇，占該時(shí)段總發(fā)文量的68.49%。發(fā)文總量最高的三個(gè)國(guó)家為中國(guó)、美國(guó)和西班牙。從國(guó)家層面分析（圖3），處于第一象限的為西班牙，說(shuō)明其不但論文數(shù)量多，而且論文的質(zhì)量和國(guó)際影響力也高；第二象限的有意大利、澳大利亞和葡萄牙，表明這3 個(gè)國(guó)家的發(fā)文量雖然低于平均水平，但文獻(xiàn)的被引情況良好，在全球的影響力較廣，尤其是葡萄牙，其篇均被引頻次居于首位，達(dá)24.15；處于第三象限的伊朗、土耳其、印度和巴西在節(jié)水研究領(lǐng)域要也進(jìn)行了較為廣泛的研究，但其研究成果數(shù)量和影響力相對(duì)于其他Top10國(guó)家有所不足；中國(guó)和美國(guó)處于第四象限，論文數(shù)量較多，但篇均被引頻次相對(duì)較低，因此其較高的H指數(shù)較高與其發(fā)表論文數(shù)量大有關(guān)。

圖3 2010年至2019年內(nèi)發(fā)文量前十位國(guó)家研究力量比較Fig.3 Comparation in research strength of top 10 countries on agricultural water saving from 1992 to 2019

從機(jī)構(gòu)層面分析（圖4），西班牙高等科學(xué)研究理事會(huì)（CSIC）位于第一象限，其發(fā)文量為206篇，為所有機(jī)構(gòu)最高，且其發(fā)表的文章篇均被引頻次和H指數(shù)分別為23 和35，均高于其他研究機(jī)構(gòu)。這表明，CSIC 在農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)方面的研究處于世界領(lǐng)先地位。處于第二象限的包括美國(guó)加州大學(xué)系統(tǒng)（UC）、中國(guó)科學(xué)院（CAS）和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)（CAU）。這3 個(gè)機(jī)構(gòu)發(fā)文量和篇被引頻次也相對(duì)較高，這表明其在農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域科研水平較高，也有較強(qiáng)的國(guó)際影響力。西北農(nóng)林科技大學(xué)（NWAFU）、印度農(nóng)業(yè)研究理事會(huì)(ICAR)、中國(guó)河海大學(xué)（Hohai Univ）美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)（UF）、伊朗設(shè)拉子大學(xué)（Shiraz Unvi）處于第三象限，在Top10研究機(jī)構(gòu)中處于較為邊緣的地位，發(fā)文數(shù)量和質(zhì)量均有待進(jìn)一步提升。美國(guó)農(nóng)業(yè)部（USDA）處于一、四象限的坐標(biāo)軸，其發(fā)文量居第二位，但篇均被引頻次較低。

圖4 2010-2019年發(fā)文量前十位研究機(jī)構(gòu)研究力量比較Fig.4 Comparation of publications of top 10 institutes on agricultural water saving from 1992 to 2019

2.3 近10年來(lái)研究主題和熱點(diǎn)

圖5和圖6分別反映了2010-2019年10年間發(fā)表的論文中詞頻超過(guò)100 和50 的關(guān)鍵詞分布情況。從圖5和圖6可以看出，近10年來(lái)，滴灌、虧缺灌溉、產(chǎn)量、作物水分利用效率、水分脅迫、蒸散、氣候變化、精確農(nóng)業(yè)、溫室氣體、碳、抗氧化系統(tǒng)、肥料等關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)。

整體來(lái)看，詞頻≥100 的關(guān)鍵詞，不僅節(jié)點(diǎn)較大，節(jié)點(diǎn)間的連線較多，且較粗的連線也多，交織成密集的網(wǎng)絡(luò)。由圖7可以看出，滴灌不僅節(jié)點(diǎn)大，且被引頻次多，說(shuō)明滴灌仍是各種灌溉形式中研究最多的。虧缺灌溉也是研究的重點(diǎn)，有關(guān)溝灌、微灌和噴灌也有較多的研究；另外一種水肥耦合的灌溉方式加肥灌溉也是一種研究較多的灌溉方式。產(chǎn)量、蒸散、水分利用效率、水分生產(chǎn)力、氮、土壤水分、鹽分、根等也是研究的核心熱點(diǎn)。

50＜頻次＜100的關(guān)鍵詞（圖8），硝酸鹽是研究的核心之一，與加肥灌溉、排水、HYDRUS 間的連線較粗。表明，有關(guān)硝酸鹽與加肥灌溉、硝酸鹽與排水、硝酸鹽與HYDRUS 的研究出現(xiàn)在同一篇文章中的幾率較大。氣孔導(dǎo)度不僅節(jié)點(diǎn)大，而且其被引也較多，其中與作物系數(shù)及冠層間連線較粗。光合色素是另一個(gè)研究熱點(diǎn)，有70 篇文獻(xiàn)涉及光合色素，其中研究最多的是葉綠素（54 篇）、其次是類胡蘿卜素（18 篇）。植物激素/生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的研究也受到關(guān)注，這其中包括脫落酸、水楊酸、細(xì)胞分裂素、乙烯、茉莉酸、生長(zhǎng)素、赤霉素、多胺等多種激素。碳和生物量也是研究的重點(diǎn)?？寡趸到y(tǒng)和花青素的研究同樣受到較多關(guān)注，且二者間連線較粗，表明二者同時(shí)出現(xiàn)的幾率較大。

3 討 論

論文的年代分布在一定程度上反映了該領(lǐng)域研究狀況、水平和發(fā)展速度，以及某時(shí)間段內(nèi)該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[14]。近10年來(lái)，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方面的研究論文呈穩(wěn)態(tài)增長(zhǎng)趨勢(shì)。這反映了隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)日益快速發(fā)展，水資源日益稀缺，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于節(jié)水農(nóng)業(yè)相關(guān)研究的關(guān)注更為密切。從1992年到2019年，中國(guó)作者所發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量也呈現(xiàn)出明顯的增加趨勢(shì)，尤其2010年后，中國(guó)作者所發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量快速增加，其占總發(fā)表文獻(xiàn)的比例呈現(xiàn)出快速的增長(zhǎng)趨勢(shì)。這也說(shuō)明，節(jié)水灌溉在我國(guó)也日益受到關(guān)注，也是研究的熱點(diǎn)工作。且我國(guó)在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方面的研究主要集中于農(nóng)藝學(xué)和水資源領(lǐng)域，研究方向較為集中，但同時(shí)該方面的研究涉及多學(xué)科的交叉領(lǐng)域，研究也具有綜合性、跨學(xué)科性的特點(diǎn)。

圖5 2010-2019年詞頻≥100的作者關(guān)鍵詞分布Fig.5 Authors’keyword distribution with word frequency greater than 100 from 2010 to 2019

圖6 2010-2019年50≤詞頻＜100的作者關(guān)鍵詞分布Fig.6 Authors’keyword distribution with 50≤word frequency ＜100 from 2010 to 2019

圖7 詞頻≥100的作者關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)度分析Fig.7 Keywords network degree analysis of authors with word frequency greater than 100

圖8 50≤詞頻＜100的作者關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)度分析Fig.8 Keywords network degree analysis of authors with 50≤word frequency＜100

在1992年到2019年的檢索的總文獻(xiàn)中，2010-2019年間發(fā)表的論文總量為6 675 篇，占1992-2019年發(fā)文總量（9 953篇）的67.1%，因此本報(bào)告重點(diǎn)分析了近10年（2010-2019年）該領(lǐng)域的研究力量分布和研究主題熱點(diǎn)。論文數(shù)量、被引頻次和H指數(shù)是分析評(píng)價(jià)研究成果質(zhì)量的重要指標(biāo)，能從論文數(shù)量角度反映國(guó)家或機(jī)構(gòu)對(duì)某領(lǐng)域的關(guān)注度，從質(zhì)的角度反映論文水平和影響力強(qiáng)弱[15]。從國(guó)家層面的分析可以看出，中國(guó)在農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域的研究在近年取得了很大的進(jìn)步，發(fā)文量位居世界首位。但是，我國(guó)文章篇均被引頻次相對(duì)不高，低于西班牙、美國(guó)、意大利、澳大利亞和葡萄牙等國(guó)。在節(jié)水灌溉領(lǐng)域，中國(guó)科學(xué)院（CAS） 和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)（CAU）取得了相對(duì)較好的成績(jī)，發(fā)文量?jī)H次于西班牙高等科學(xué)研究理事會(huì)和美國(guó)加州大學(xué)系統(tǒng)，但CAS 和CAU 文章篇均被引頻次也低于二者。這表明，在農(nóng)業(yè)節(jié)水領(lǐng)域，我國(guó)科學(xué)工作者做了大量的研究，取得了一系列的成果。但是，我國(guó)在該領(lǐng)域研究影響力不足。這需要我國(guó)科研工作者進(jìn)一步凝練成果，提高論文的質(zhì)量，從而增強(qiáng)我國(guó)在該領(lǐng)域的科研影響力。

關(guān)鍵詞是對(duì)文獻(xiàn)研究?jī)?nèi)容的高度濃縮，出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞可以在一定程度上反應(yīng)某時(shí)間段內(nèi)比較常用的研究方法、研究中的瓶頸問(wèn)題或者研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)話題[16]。本研究結(jié)果表明，灌溉方式的研究一直是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。研究最多的是滴灌（Drip irrigation）。其次，噴灌（Sprinkler irrigation）、分根交替灌溉（Partial root-zone drying irrigation(PRDI)）、加肥灌溉（Fertigation）、溝灌（furrow irrigation）和微灌（Microirrigation）也均有較多的相關(guān)研究。同時(shí)，圖5表明，滴灌研究相關(guān)的文獻(xiàn)數(shù)量呈現(xiàn)出快速增加的趨勢(shì)。這說(shuō)明隨著節(jié)水觀念的深入，以及水資源利用的日趨緊張，農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的研究日益受到重視。前人研究表明，滴灌、噴灌能夠顯著提高作物產(chǎn)量（yield）及水分利用效率（water use efficiency）[17,18]。也有研究認(rèn)為，噴灌、滴灌等措施對(duì)技術(shù)要求較高，且相關(guān)維護(hù)成本高，同時(shí)可能會(huì)造成土壤鹽分（salinity）積累以及鹽分物質(zhì)堵塞灌溉孔等問(wèn)題，在小麥等大田作物的應(yīng)用受到一定的限制[19]。圖7也表明，鹽分和滴灌兩個(gè)關(guān)鍵詞結(jié)合緊密，這說(shuō)明該問(wèn)題受到了多個(gè)研究者的重視。但是，隨著技術(shù)的進(jìn)步，微噴灌、滴灌等材料成本及價(jià)格下降，這使得滴灌和噴灌等在大田作物的應(yīng)用變得日益廣泛。Wang 等[20]研究表明，配合地膜等技術(shù)，滴灌技術(shù)在小麥生產(chǎn)上也取得較好的效果。Valentin 等[21]研究表明，噴灌和滴灌在玉米生產(chǎn)中能夠起到節(jié)水、增產(chǎn)、增效的效果。同時(shí)，滴灌、噴灌結(jié)合加肥灌溉，可以顯著促進(jìn)作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，提高肥料的利用效率，起到節(jié)水、減肥的效果。除滴灌、噴灌外，分根交替灌溉，溝灌等節(jié)水灌溉方式也有較多的研究。一系列研究表明，分根交替灌溉和溝灌等灌溉方式同樣能顯著提高作物產(chǎn)量，并提高灌溉水利用效率[22]。由于其相對(duì)較低的成本，在大田作物生產(chǎn)中應(yīng)用的可行性相對(duì)較大。同時(shí)，有研究表明，溝灌等灌溉措施結(jié)合溝壟覆膜種植等栽培措施，能夠在冬小麥生產(chǎn)上節(jié)水效率達(dá)到50%以上，能夠促進(jìn)作物的高產(chǎn)、高效生產(chǎn)[23]。另外，從研究對(duì)象來(lái)看，熱點(diǎn)作物除葡萄（grape）、李屬植物（prunus）外，主要包括玉米（maize）、馬鈴薯（tomato）、小麥（wheat）、水稻（rice）、棉花（cotton）、土豆（potato）和豆類（bean）等大田作物，且這些關(guān)于作物研究相關(guān)的文獻(xiàn)量也呈現(xiàn)明顯的增加趨勢(shì)（圖5和圖6）。同時(shí)，除水分利用效率、水分生產(chǎn)力（water productivity）外，關(guān)于作物產(chǎn)量（yield）、果實(shí)品質(zhì)（fruit quality）等也日益成為研究熱點(diǎn)。這些研究表明，隨著技術(shù)的進(jìn)步以及研究的不斷深入，多種節(jié)水灌溉技術(shù)在作物生產(chǎn)上得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，對(duì)于農(nóng)作物生產(chǎn)的貢獻(xiàn)也越來(lái)越大。除提高水分利用外，高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效相協(xié)調(diào)也成為農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)研究和應(yīng)用的一個(gè)重要目標(biāo)。在提高水分利用效率的同時(shí)，如何綜合提高農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)、資源利用效率，是將來(lái)節(jié)水灌溉的一個(gè)主要研究方向。

作物模型（Crop model）是借助信息技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準(zhǔn)管理的基礎(chǔ)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和研究進(jìn)步的標(biāo)志之一。HYDRUS 模型的應(yīng)用較為廣泛（圖5），除此之外，本研究文獻(xiàn)中涉及的作物模型主要包括AquaCrop、SIMDualKc、APSIM、CERES model （Maize/ Rice/ Wheat）系列、CROPWAT、DSSAT 以及SWAP-WOFOST 等。這些模型側(cè)重點(diǎn)不同， 關(guān)注的方向及其適應(yīng)性也存在一定差異，這可能是不同研究采用不同模型的主要原因。除此之外，有關(guān)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)（Precision agriculture）、灌溉管理（irrigation management）和灌溉制度（irrigation regime）的研究也是研究的熱點(diǎn)（圖5和圖6）。這些結(jié)果表明，國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的研究與模型的結(jié)合日益緊密，同時(shí)越來(lái)越注重從管理和制定政策制度方面入手，農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)宏觀方面的研究日益受到重視。

除宏觀研究外，關(guān)于農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)增產(chǎn)、增效機(jī)制方面的研究也是研究的熱點(diǎn)。這其中，碳（Carbon） 和氮（Nitrogen）代謝是研究的熱點(diǎn)之一（圖5～圖8）。碳水化合物合成及其積累是作物產(chǎn)量形成的決定因素。前人研究表明，合理的節(jié)水灌溉措施能夠顯著調(diào)控作物植株的葉面積指數(shù)（Leaf area index）， 進(jìn)而改善作物的葉片光合作用（Photosynthesis），從而促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育并提高其生物量（Biomass）和產(chǎn)量[24]。也有研究發(fā)現(xiàn)，適度的虧缺灌溉能夠促進(jìn)碳水化合物向籽粒等結(jié)實(shí)器官轉(zhuǎn)運(yùn)，提高作物的收獲指數(shù)進(jìn)而提高產(chǎn)量[25]。除此之外，前人研究發(fā)現(xiàn)節(jié)水灌溉更能夠顯著影響葉片氣孔導(dǎo)度（Stomatal conductance），在不影響作物光合作用的前提下顯著降低水分蒸騰，從而提高水分利用效率[26]。這些研究表明，植株碳水化合物代謝受到灌溉措施的顯著影響，并影響作物產(chǎn)量形成。除產(chǎn)量外，不同灌溉措施下，碳水化合物代謝和作物品質(zhì)也存在密切關(guān)系。Xu 等[27]研究表明，節(jié)水灌溉措施顯著影響水稻直鏈淀粉含量和稻米淀粉直支比，進(jìn)而顯著影響稻米蒸煮食味品質(zhì)。除碳外，氮也是作物的重要組成部分，顯著影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)。作物氮吸收代謝與灌溉存在密切聯(lián)系，水氮之間存在顯著的互作效應(yīng)，適度的灌溉能夠促進(jìn)作物對(duì)土壤氮素的吸收、利用，進(jìn)而提高作物氮素利用效率[23]。除此之外，適度的節(jié)水灌溉一方面減少水分向深層土壤滲透，促進(jìn)作物對(duì)深層水分的利用，同時(shí)能夠減少硝態(tài)氮（Nitrate）的淋溶損失，起到節(jié)水節(jié)肥、減水增肥的功效，促進(jìn)作物的高產(chǎn)、高效[28]。除碳氮代謝外，植物激素（phytohormone）的研究也受到關(guān)注（圖6和圖8）。分析植物激素出現(xiàn)的文獻(xiàn)，其中脫落酸出現(xiàn)頻次最高，其次水楊酸、細(xì)胞分裂素、乙烯、茉莉酸、生長(zhǎng)素、赤霉素、多胺等也均有涉及。前人研究表明，適度的節(jié)水灌溉措施能夠通過(guò)調(diào)控激素信號(hào)途徑調(diào)控作物生長(zhǎng)對(duì)水分的響應(yīng)，這其中脫落酸起著關(guān)鍵作用[29]。脫落酸信號(hào)能夠調(diào)控作物氣孔開(kāi)閉，影響作物的光合作用和水分利用，進(jìn)而調(diào)節(jié)水分利用效率[30]。除ABA 外，其他激素也在作物響應(yīng)不同灌溉中起著重要作用。Liu 等[31研究發(fā)現(xiàn)，溝壟集雨補(bǔ)灌措施通過(guò)影響籽粒多胺和乙烯等激素含量調(diào)控了小麥籽粒灌漿。也有研究發(fā)現(xiàn)，覆膜節(jié)水灌溉對(duì)玉米粒重的影響與細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素等激素有關(guān)[32]。這些研究表明，作為植物信號(hào)，激素在節(jié)水灌溉調(diào)控作物生長(zhǎng)過(guò)程中起著重要作用。除此之外，抗氧化系統(tǒng)（antioxidant systems）的研究同樣受到較多關(guān)注，其在節(jié)水灌溉調(diào)控作物生長(zhǎng)過(guò)程中同樣起著重要作用。研究作物生長(zhǎng)發(fā)育響應(yīng)節(jié)水灌溉的生理生化機(jī)制，對(duì)于構(gòu)建合理的灌溉系統(tǒng)，促進(jìn)作物生長(zhǎng)及其產(chǎn)量、品質(zhì)形成具有重要影響。這可能是今后節(jié)水灌溉研究的一個(gè)重要方向。

隨著氣候變化（Climate change），關(guān)于環(huán)境以及溫室氣體（greenhouse gas）排放的研究也日益成為熱點(diǎn)。其中，在農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)方面，氧化亞氮的研究最多，其次為甲烷和二氧化碳。Deng 等[33]研究表明，節(jié)水灌溉能夠顯著降低農(nóng)田氧化亞氮排放強(qiáng)度，對(duì)節(jié)能減排具有顯著影響。Guo 等[34]研究發(fā)現(xiàn)，滴灌能夠顯著降低二氧化碳的排放，提高土壤碳匯。研究認(rèn)為，在水稻上干濕交替灌溉方式能夠有效降低甲烷排放，達(dá)到增產(chǎn)增效的作用[35]。關(guān)于節(jié)水灌溉措施影響溫室氣體排放的機(jī)理，前人也從土壤微生物、土壤水分、溫度等方面進(jìn)行了研究[36]。目前，隨著對(duì)環(huán)境的日益重視，農(nóng)藝措施的環(huán)境效應(yīng)研究也逐漸受到重視。節(jié)水灌溉措施對(duì)于農(nóng)田碳氮排放具有顯著影響，如何從水分-土壤-微生物-碳氮排放的角度綜合研究節(jié)水灌溉措施對(duì)于農(nóng)田碳氮減排的影響機(jī)制，有利于深化節(jié)水灌溉的研究?jī)?nèi)涵，加深其與其他研究的聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)科的深入發(fā)展。

這些研究表明，關(guān)于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉措施，前人從產(chǎn)量、品質(zhì)、植物生長(zhǎng)、碳氮代謝、激素、溫室氣體排放、生理機(jī)制等方面進(jìn)行了較為全面的研究。在今后的研究中，應(yīng)該注重多因素的協(xié)同作用，以及節(jié)水措施的綜合效應(yīng)研究，使得農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉措施能夠在農(nóng)業(yè)發(fā)展中起到更加重要的作用。

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)WoS 中1992-2019年（重點(diǎn)2010-2019年）節(jié)水技術(shù)文獻(xiàn)的年度發(fā)文量、主要研究國(guó)家/機(jī)構(gòu)、來(lái)源期刊分布、學(xué)科分布、研究熱點(diǎn)分析，得出如下結(jié)論：

（1）1992-2019年間，國(guó)內(nèi)外有關(guān)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)相關(guān)研究文獻(xiàn)日益增多，表明研究人員對(duì)該領(lǐng)域的關(guān)注度越來(lái)越高。農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)研究是一個(gè)多學(xué)科交叉領(lǐng)域，文獻(xiàn)學(xué)科分布非常廣泛，主要涉及農(nóng)學(xué)、水資源、環(huán)境科學(xué)、園藝學(xué)、農(nóng)業(yè)工程等學(xué)科。該領(lǐng)域的期刊分布較為集中，其中農(nóng)田水管理（Agricultural Water Management）載文量占14.35%。

（2）中國(guó)在農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)研究領(lǐng)域發(fā)文量最多，但文獻(xiàn)篇均被引頻次較低，文獻(xiàn)質(zhì)量有待進(jìn)步提升。美國(guó)和西班牙發(fā)文量分居第二和第三位。眾多研究機(jī)構(gòu)中，西班牙高等科研理事會(huì)（CSIC）表現(xiàn)最為突出，發(fā)文量和篇均被引頻次均居世界首位。中國(guó)有4 所機(jī)構(gòu)發(fā)文量進(jìn)入世界前10 位，分別為中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院、西北農(nóng)林科技大學(xué)和河海大學(xué)。其中，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院篇均被引頻次超過(guò)平均水平，有較強(qiáng)的影響力；西北農(nóng)林科技大學(xué)和河海大學(xué)文獻(xiàn)被引情況較弱，更應(yīng)注重高質(zhì)量論文的發(fā)表，以提高在該領(lǐng)域的影響力。

（3）灌溉方式的研究是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，其中對(duì)滴灌的研究最多，噴灌、分根交替灌溉、加肥灌溉、溝灌和微灌也均有較多的研究。關(guān)于農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)增產(chǎn)、增效機(jī)制方面的研究也是研究的熱點(diǎn)，這其中研究較為集中的包括對(duì)碳氮代謝、植物激素和抗氧化系統(tǒng)等方面的研究。關(guān)于環(huán)境以及溫室氣體（greenhouse gas）排放的研究也日益成為熱點(diǎn)，研究較多的溫室氣體包括氧化亞氮、甲烷和二氧化碳等。綜上，關(guān)于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉措施的作用和效應(yīng)，研究人員分別從產(chǎn)量、品質(zhì)、植物生長(zhǎng)、碳氮代謝、激素、溫室氣體排放、生理機(jī)制等方面進(jìn)行了較為全面的研究。