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基于文献计量的农业节水领域研究现状及热点分析_顾丹丹

发布日期:2021-05-17   


节水灌溉·2021 5 jsgu.cbpt.cnki.net 63

文章编号1007-4929202105-0063-08

基于文献计量的农业节水领域研究现状及热点分析

顾丹1董勤23 4雷会4 23

1. 西北农林科技大学农学院,陕西 杨凌 7121002. 西北农林科技大学水土保持研究所,陕西 杨凌 7121003. 中国科学院水利部水土保持研究所,陕西 杨凌 7121004. 西北农林科技大学图书馆,陕西 杨凌 712100

摘 要:农业节水是农业可持续发展的研究热点。为了能够在总体上把握国际有关农业节水技术领域的研究现状、热点和发展趋势,以Web of Science 核心合集数据库为数据源,对1992-2019 年发表的农业节水技术相关的文献进行计量分析,结果表明:农业节水技术研究发展迅速,国际尤其是中国在该领域发文量均呈现快速增加趋 势。农业节水技术研究是一个多学科交叉领域,但其载文期刊分布相对集中。西班牙在农业节水技术研究领域 居世界领先地位,论文数量和质量均较高。中国和美国发文量分居第一和第二位,但论文篇均被引频次较低。西班 牙高等科研理事会 CSIC 在该领域表现突出,论文数量和质量均最高。中国 4 所机构发文量进入世界前10 位, 分别是中国农业大学、中国科学院、西北农林科技大学和河海大学,但4 所机构发文质量均有待进一步提升。灌溉方式是近年来的研究热点,主要包括滴灌、喷灌、分根交替灌溉和加肥灌溉等。关于农业节水技术增产、增效机 制方面的研究也是研究的热点,包括对碳氮代谢、水氮互作、植物激素等方面的研究。环境温度、温室气体排放等 也是研究的热点。由此可以看出,有关农业节水的研究在国内外都属于研究热点方向,中国在该领域的整体表现突 ,但是需进一步加强国际合作,提高在该领域的影响力。

关键词:节水灌溉;农业;文献计量;研究热中图分类号S275 文献标识码A

顾丹丹,董勤各,李 雅,等. 基于文献计量的农业节水领域研究现状及热点分析J. 节水灌溉,2021563-70.

GU D DDONG Q GLI Yet al. Research status and hot spot analysis of agricultural water saving field based on bibliometricsJ. Water Saving Irrigation2021563-70.

Research Status and Hot Spot Analysis of Agricultural Water Saving Field Based on Bibliometrics

GU Dan-dan1DONG Qin-ge23LI Ya4LEI Hui-zhu4FENG Hao23

1.College of Agronomy Northwest Agriculture and Forest UniversityYangling 712100Shaanxi ProvinceChina2.Institute of Soil and Water ConservationNorthwest Agriculture and Forest UniversityYangling 712100Shaanxi ProvinceChina3.Institute of Soil and Water ConservationChinese Academy of Science & Ministry of Water ResourcesYangling 712100Shaanxi ProvinceChina4.LibraryNorthwest Agriculture and Forest UniversityYangling 712100Shaanxi ProvinceChina

AbstractAgricultural water saving is an important guarantee for agricultural sustainable development. In order to understand the current statushot spot and development tendency of world-wide agricultural water saving researchusing the Web of Science core collection database as the data sourcethis paper conducted an quantitative analysis of the literatures on agricultural water-saving technology published from 1992 to 2019. The results show thatThe research on agricultural water-saving technology is developing rapidlyand the number of papers published in this field is increasing rapidly in the worldespecially in China. Agricultural water-saving technology research is a multidisciplinary fieldbut the journal distribution is relatively concentrated. ③Spain takes the leading position in the field of


收稿日期:2020-12-01

基金项目:国家自然科学基金项目518792244163086041961124006

作者简介:顾丹丹1984-,女,馆员,研究方向为文献计量与情报分析。E-mail:dandangu0726@126.com

通讯作者:冯 1970-,男,研究员,博士生导师,研究方向为水土资源高效利用、作物生境过程与模拟及旱区农业宏观研究。E-mail: nercwsi@vip.


agricultural water-saving technology researchand the quantity and quality of the papers are high. China and the United States rank first and second respectively in the number of published papersbut the citation frequency of both papers are low. The Council for Higher Research in Spain (CSIC) is prominent in this fieldwith the highest number and quality of papers. Four Chinese institutionsnamely China Agricultural UniversityChinese Academy of SciencesNorthwest Agriculture and Forestry University and Hohai Universityare among the world′s top 10 in terms of publication volumebut the quality of their publications needs to be further improved. ④Irrigation methods are the research focus in recent yearsmainly including drip irrigationsprinkler irrigationalternate root separation irrigation and fertilizing irrigation. The research on agricultural water-saving technology to increase production and increase efficiency mechanism is also a hot spotincluding the research on carbon and nitrogen metabolismwater and nitrogen interactionplant hormones and so on. Environmental temperature and greenhouse gas emission are also hot topics. It can be seen that the research on agricultural water saving is a hot research direction both at home and abroadand China′s overall performance in this field is outstanding. Howeverit needs to further strengthen international cooperation to improve its influence in this field.

Key wordswater saving irrigationagriculturebibliometricshot spot


水是人类生产和生活过程中必不可少的基本自然资源, 是社会经济可持续发展得以实现的物质基础之一[1]。在世界范 围内农业用水占水资源的80% 左右,这一数据因不同经济发展水平和气候有一定差异[2]。在发达国家,灌溉用水约占可利 用水资源的60%,而在发展中国家这一比例可达90%[3]。我国 水资源分布呈现出明显的不平衡性,局部水资源缺乏严重, 加之较为严重的水污染问题,极大地制约了农业和工业的发展[4, 5]。作为农业大国,近年来我国农业用水占到总用水量的62.4%[6]。为了维持作物较高的产出,我国绝大部分农作物都 需要灌溉,目前灌溉的耕地面积占国家耕地面积的 42%,农田灌溉水量占到了农业用水量的 90%~95%[7]。但是,由于灌溉方式粗放等原因, 我国灌溉水有效利用系数平均仅 0.55粮食水分生产率不足1.5 kg/m3,大量灌溉水被无效浪费,这加剧了水资源的浪费和农业用水的进一步缺乏,也造成农作物生产成本增高、比较效益降低[8]。因此,采取有效的节水灌溉 措施,使单位水量发挥可能最大的经济效益,是我国农业发展的必然趋势[9]。农业节水的重要途径包括滴灌、喷灌、沟畦 灌等多种方式。关于这些措施对农业生产的影响,前人已有很多研究。综合分析这些研究结果,深入探讨如何更加合理的利用节水措施,对于更好的发展节水灌溉农业具有重要的理论和现实意义。

文献计量学是借助于文献的各种特征数量,采用数学与统计学方法来描述、评价和预测科学技术的现状与发展趋势 的图书情报学分支学科[10]。美国科技信息研究所 (ISI) 的科学引文索引数据库扩展版 (SCIE) 收录了世界各学科研究领域内最优秀的科技期刊,其收录的文献能在一定程度上反映 科学前沿的发展动态。文献计量学方法作为一个成熟的工具 已经广泛应用于多个学科,如王耕等[11]运用文献计量的方法分 析了海洋生态系统服务的研究热点和趋势,张俊等[12]采用文献 计量的方法对凋落物研究现状和热点进行了分析,串丽敏等[13] 将文献计量学运用到土壤污染修复领域发展态势研究中。为 了能够在总体上把握国际上有关农业节水技术领域的研究现 状、热点和发展趋势,本文以Web of Science WoS) 核心合集数据库为数据源,对1992-2019 年发表的农业节水技术相关的文献进行计量分析,以期了解农业节水技术领域的最新动 态,并为农业节水相关领域的进一步研究提供参考。


1 数据来源与分析方法

1.1 检索词的选择与检索方式

本研究Web of Science (WoS)SCIE 核心合集为数据源,重点关注以节水技术为主的农业节水灌溉方面的研 这些技术主要包括以灌溉方式进行区分的喷、微灌、滴灌 畦灌和沟灌,以及以灌水量进行区分的亏缺灌溉和充分灌 等。以这些技术措施关键词为基,分别从主 TS 标题 TI 检索,两种方式的检索结果进行初步分,并结科研人员建 最终确定以下主题检索方 TS=(water saving irrigationor saving irrigationor saving water irrigation              or              water-saved              irrigation              or              precision irrigationor precise irrigationor sprinkl* irrigationor spray* irrigationor micro irrigationor drip irrigationor trickl* irrigate*or border irrigationor strip irrigation or ridge irrigation or border strip irrigation or furrow irrigationor ditch irrigationor surface irrigation or deficit irrigation) 文献类型 Article Review分别限定发表时间 1992-2019 2010-2019 检索时间2020 2

1.2 分析方法

检索结果 1992-2019 年发表文献 9 953 篇, 其中 2010- 2019 年间发表 6 675 篇 。首先利用科睿唯安开发的分析工具Derwent Data Analyzer DDA) 进行文献数据的清理及挖掘, 其次将研究论文的发表年度、研究国家、研究机构、来源出版物、学科领域分布、关键词等信息输入ExcelGraphPad Prism 8 软件进行统计分析,并绘制战略坐标图、热图、折线图及雷达图等;利用Ucinet Netdraw 对关键词合作度进行可视化分析。

2 结果与分析

2.1 1992-2019 年间农业节水领域研究概况

2.1.1 研究论文数量变化趋势

1992-2019 年间,农业节水灌溉方面的研究论文呈稳态增长趋势1。这表明,农业节水灌溉一直是研究的热点方 向之一。1992-2009 年,中国学者发表文献数量占总发表文献



的比例平均为4.07%2010-2019 年其比例从13.28% 快速增长至34.86%。这表明,从1992 年以来,尤其是近十年来,中国在农业节水领域的科研取得了巨大的进步,在世界上所处的


地位也日益提高。同时,在检索的总文献中,2010-2019 年间发表的论文总量为6 675 篇,占1992-2019 年发文总量 (9 953 篇) 的67.1%



2.1.2 学科领域分布


1 1992-2019 年农业节水技术文献年度分布

Fig.1 Quantity of publications on agricultural water saving from 1992 to 2019

Water Management, 其载文量达 1 428 篇, 占论文总量的


根据SCIE 数据库对期刊进行的学科分类,分析了 1992- 2019 年农业节水领域的研究论文, 共涉及 115 个学科类别。农业节水技术研究主要涉及农艺学 (Agronomy)、水资源

Water Resources) 、 农 业 - 多 学 科 (AgricultureMultidisciplinary、环境科学 Environmental Sciences、园艺Horticulture、农业工程 Agricultural Engineering、植物科学 Plant Sciences、土壤科学 Soil Science、食品科学与技术 Food Science & Technology 等主题领域。其中以农艺Agronomy、水资源 Water Resources 领域研究较为集中。

2 1992-2019 年农业节水技术领域涉及的学科领域

Fig.2 The major research area of agricultural water saving from 1992 to 2019

2.1.3 论文发表期刊分析

从表1 可以看出,农业节水技术相关论文期刊分布相对比较集中,载文量前10 位期刊共计载文量为3 561 篇,累计百分比占全部论文数的 35.78%。排名第一位的期刊为Agricultural


14.35%。 排名第二和第三位的分别是 Irrigation Science Journal of Irrigation and Drainage Engineering,其载文量分别为396 333 篇。

2.2 10 年来主要研究力量分布

2010-2019 SCI 论文发文量前 10 Top10 的国家累计发文量为4 572 篇,占该时段总发文量的68.49%。发文总量最高的三个国家为中国、美国和西班牙。从国家层面分析3,处于第一象限的为西班牙,说明其不但论文数量多,而且论文的质量和国际影响力也高;第二象限的有意大利、澳大利亚和葡萄牙,表明这 3 个国家的发文量虽然低于平均水平,但文献的被引情况良好,在全球的影响力较广,尤其是葡萄牙,其篇均被引频次居于首位,达24.15;处于第三象限的伊朗、土耳其、印度和巴西在节水研究领域要也进行了较为广泛的研究,但其研究成果数量和影响力相对于其他Top10 国家有所不足;中国和美国处于第四象限,论文数量较多, 但篇均被引频次相对较低,因此其较高的 H 指数较高与其发表论文数量大有关。

从机构层面分析 4, 西班牙高等科学研究理事会

CSIC 位于第一象限,其发文量为206 篇,为所有机构最高, 且其发表的文章篇均被引频次和H 指数分别为23 35,均高于其他研究机构。这表明,CSIC 在农业节水技术方面的研究处于世界领先地位。处于第二象限的包括美国加州大学系统

UC、中国科学院 CAS 和中国农业大学 CAU。这 3 机构发文量和篇被引频次也相对较高,这表明其在农业节水 领域科研水平较高,也有较强的国际影响力。西北农林科技 大学 NWAFU、印度农业研究理事会(ICAR)、中国河海大学

Hohai Univ 美国佛罗里达大学 UF、伊朗设拉子大学

Shiraz Unvi 处于第三象限,在Top10 研究机构中处于较为边


1 1992-2019 年农业节水技术领发文量前10 种期刊来源分析

Tab.1 Top 10 journals of publications on agricultural water saving from 1992 to 2019


期刊名

1 Agricultural Water Management

2 Irrigation Science

3 Journal of Irrigation and Drainage Engineering

4 Scientia Horticulturae

5 Irrigation and Drainage

6 Transactions of the Asabe

7 Hortscience

8 Agronomy Journal

9 Water

10 Field Crops Research


期刊载文量/

1 428

396

333

277

250

231

214

159

157

116


占总数百分比/% 14.35

3.98

3.35

2.78

2.51

2.32

2.15

1.60

1.58

1.17


影响因子

3.542

2.440

1.340

1.961

1.027

1.153

0.906

1.805

2.524

3.868


出版国家荷兰美国美国荷兰美国美国美国美国瑞士荷兰


JCR 分区Q1 Q1 Q3 Q1 Q3 Q3 Q2 Q2 Q2 Q1


注:影响因子(IF)为2018 JCR 数据。



注:点大小代表H 指数大小。

3 2010 年至2019 年内发文量前十位国家研究力量比较 Fig.3 Comparation in research strength of top 10 countries on agricultural water saving from 1992 to 2019

缘的地位,发文数量和质量均有待进一步提升。美国农业部

USDA) 处于一、四象限的坐标轴,其发文量居第二位,但篇均被引频次较低。

2.3 10 年来研究主题和热点

5 和图6 分别反映了2010-2019 10 年间发表的论文中词频超过 100 50 的关键词分布情况。从图 5 和图 6 可以看出,近10 年来,滴灌、亏缺灌溉、产量、作物水分利用效率、水分胁迫、蒸散、气候变化、精确农业、温室气体、碳、抗 氧化系统、肥料等关键词出现频率呈现出明显的上升趋势。

整体来看,词频≥100 的关键词,不仅节点较大,节点间的连线较多,且较粗的连线也多,交织成密集的网络。由图7 可以看出,滴灌不仅节点大,且被引频次多,说明滴灌仍是 各种灌溉形式中研究最多的。亏缺灌溉也是研究的重点,有 关沟灌、微灌和喷灌也有较多的研究;另外一种水肥耦合的 灌溉方式加肥灌溉也是一种研究较多的灌溉方式。产量、蒸 散、水分利用效率、水分生产力、氮、土壤水分、盐分、根 等也是研究的核心热点。

50<频次<100 的关键词 8,硝酸盐是研究的核心之一,与加肥灌溉、排水、HYDRUS 间的连线较粗。表明,有


注:点大小代表H 指数大小。

4 2010-2019 年发文量前十位研究机构研究力量比较

Fig.4 Comparation of publications of top 10 institutes on agricultural water saving from 1992 to 2019

关硝酸盐与加肥灌溉、硝酸盐与排水、硝酸盐与HYDRUS 的研究出现在同一篇文章中的几率较大。气孔导度不仅节点大, 而且其被引也较多,其中与作物系数及冠层间连线较粗。光 色素是另一个研究热点,有70 篇文献涉及光合色素,其中研究最多的是叶绿素 54 、其次是类胡萝卜素 18 。植物激素/生长调节剂的研究也受到关注,这其中包括脱落酸、水杨酸、细胞分裂素、乙烯、茉莉酸、生长素、赤霉素、多 胺等多种激素。碳和生物量也是研究的重点。抗氧化系统和 花青素的研究同样受到较多关注,且二者间连线较粗,表明 二者同时出现的几率较大。

3

论文的年代分布在一定程度上反映了该领域研究状况、水平和发展速度,以及某时间段内该领域的研究热点[14]。近 10 年来,农业节水灌溉方面的研究论文呈稳态增长趋势。这反映了随着社会经济日益快速发展,水资源日益稀缺,国内 外学者对于节水农业相关研究的关注更为密切。从1992 年到2019 年,中国作者所发表的文献数量也呈现出明显的增加趋




5 2010-2019 年词频100 的作者关键词分布

Fig.5 Authorskeyword distribution with word frequency greater than 100 from 2010 to 2019

6 2010-2019 50词频<100 的作者关键词分布

Fig.6 Authorskeyword distribution with 50word frequency 100 from 2010 to 2019


注:关键词的节点越大,其中心度越高;关键词间连线越粗,两者间共 现几率越大。

7 词频100 的作者关键词网络度分析

Fig.7 Keywords network degree analysis of authors with word frequency greater than 100

8 50词频<100 的作者关键词网络度分析

Fig.8 Keywords network degree analysis of authors with 50word frequency100

势,尤其 2010 年后,中国作者所发表的文献数量快速增加, 其占总发表文献的比例呈现出快速的增长趋势。这也说明, 节水灌溉在我国也日益受到关注,也是研究的热点工作。且我国在农业节水灌溉方面的研究主要集中于农艺学和水资源领域,研究方向较为集中,但同时该方面的研究涉及多学科的交叉领域,研究也具有综合性、跨学科性的特点。

1992 年到 2019 年的检索的总文献中,2010-2019 年间

发表的论文总量为6 675 篇,占1992-2019 年发文总量 9 953 67.1%, 因此本报告重点分析了近 10 2010-2019 该领域的研究力量分布和研究主题热点。论文数量、被引频次和 H 指数是分析评价研究成果质量的重要指标,能从论文数量角度反映国家或机构对某领域的关注度,从质的角


度反映论文水平和影响力强弱[15]。从国家层面的分析可以看出,中国在农业节水领域的研究在近年取得了很大的进步, 发文量位居世界首位。但是,我国文章篇均被引频次相对不高,低于西班牙、美国、意大利、澳大利亚和葡萄牙等国。在节水灌溉领域, 中国科学院 CAS 和中国农业大学

CAU 取得了相对较好的成绩,发文量仅次于西班牙高等科学研究理事会和美国加州大学系统,但CAS CAU 文章篇均被引频次也低于二者。这表明,在农业节水领域,我国科学 工作者做了大量的研究,取得了一系列的成果。但是,我国 在该领域研究影响力不足。这需要我国科研工作者进一步凝 练成果,提高论文的质量,从而增强我国在该领域的科研影 响力。

关键词是对文献研究内容的高度浓缩,出现频次较高的关键词可以在一定程度上反应某时间段内比较常用的研究方 法、研究中的瓶颈问题或者研究人员关注的热点话题[16]。本研究结果表明,灌溉方式的研究一直是近年来的研究热点。研 究最多的是滴灌 Drip irrigation。其次, 喷灌 Sprinkler irrigation、分根交替灌溉 Partial root-zone drying irrigation (PRDI)、加肥灌溉 Fertigation、沟灌 furrow irrigation微灌 Microirrigation 也均有较多的相关研究。同时,图5 明,滴灌研究相关的文献数量呈现出快速增加的趋势。这说 明随着节水观念的深入,以及水资源利用的日趋紧张,农业 节水技术的研究日益受到重视。前人研究表明,滴灌、喷灌 能够显著提高作物产量 yield 及水分利用效率 water use efficiency [17, 18]。也有研究认为,喷灌、滴灌等措施对技术要求较高, 且相关维护成本高, 同时可能会造成土壤盐分

salinity 积累以及盐分物质堵塞灌溉孔等问题,在小麦等大田作物的应用受到一定的限制[19]。图7 也表明,盐分和滴灌两个关键词结合紧密,这说明该问题受到了多个研究者的重视。 但是,随着技术的进步,微喷灌、滴灌等材料成本及价格下降,这使得滴灌和喷灌等在大田作物的应用变得日益广泛。Wang [20]研究表明,配合地膜等技术,滴灌技术在小麦生产上也取得较好的效果。Valentin [21]研究表明,喷灌和滴灌在玉米生产中能够起到节水、增产、增效的效果。同时,滴灌、 喷灌结合加肥灌溉,可以显著促进作物对营养元素的吸收, 提高肥料的利用效率,起到节水、减肥的效果。除滴灌、喷灌外,分根交替灌溉,沟灌等节水灌溉方式也有较多的研究。 一系列研究表明,分根交替灌溉和沟灌等灌溉方式同样能显著提高作物产量,并提高灌溉水利用效率[22]。由于其相对较低 的成本,在大田作物生产中应用的可行性相对较大。同时, 有研究表明,沟灌等灌溉措施结合沟垄覆膜种植等栽培措施, 能够在冬小麦生产上节水效率达到50% 以上,能够促进作物的高产、高效生产[23]。另外,从研究对象来看,热点作物除葡 grape、李属植物 prunus 外,主要包括玉米 maize马 铃 薯 tomato、 小 麦 wheat、 水 稻 rice、 棉 花

cotton、土豆 potato 和豆类 bean 等大田作物,且这些关于作物研究相关的文献量也呈现明显的增加趋势 5 和图6。同时,除水分利用效率、水分生产力 water productivity外,关于作物产量 yield、果实品质 fruit quality 等也日


益成为研究热点。这些研究表明,随着技术的进步以及研究 的不断深入,多种节水灌溉技术在作物生产上得到越来越广 泛的应用,对于农作物生产的贡献也越来越大。除提高水分 利用外,高产、优质、高效相协调也成为农业节水技术研究 和应用的一个重要目标。在提高水分利用效率的同时,如何 综合提高农作物产量、品质、资源利用效率,是将来节水灌 溉的一个主要研究方向。

作物模型 Crop model) 是借助信息技术进行农业生产精准管理的基础, 是农业生产和研究进步的标志之一。HYDRUS 模型的应用较为广泛5,除此之外,本研究文献 中 涉 及 的 作 物 模 型 主 要 包 括 AquaCropSIMDualKcAPSIM CERES model Maize/ Rice/ Wheat 系 列 、CROPWATDSSAT 以及SWAP-WOFOST 等。这些模型侧重点不同, 关注的方向及其适应性也存在一定差异,这可能是不同研究采用不同模型的主要原因。除此之外,有关精准农Precision agriculture、灌溉管理 irrigation management和灌溉制度 irrigation regime 的研究也是研究的热点5 和图6。这些结果表明,国家对农业节水技术的研究与模型的结合日益紧密,同时越来越注重从管理和制定政策制度方面入手,农业节水技术宏观方面的研究日益受到重视。

除宏观研究外,关于农业节水技术增产、增效机制方面 的 研 究 也 是 研 究 的 热 点 。 这 其 中 , 碳 Carbon 和 氮

Nitrogen 代谢是研究的热点之一5~8。碳水化合物合成及其积累是作物产量形成的决定因素。前人研究表明, 合理的节水灌溉措施能够显著调控作物植株的叶面积指数

Leaf area index, 进 而 改 善 作 物 的 叶 片 光 合 作 用

Photosynthesis, 从而促进作物生长发育并提高其生物量

Biomass 和产量[24]。也有研究发现,适度的亏缺灌溉能够促进碳水化合物向籽粒等结实器官转运,提高作物的收获指数 而提高产量[25]。除此之外,前人研究发现节水灌溉更能够显 著影响叶片气孔导度 Stomatal conductance,在不影响作物光合作用的前提下显著降低水分蒸腾,从而提高水分利用效 [26]。这些研究表明,植株碳水化合物代谢受到灌溉措施的显 著影响,并影响作物产量形成。除产量外,不同灌溉措施下, 碳水化合物代谢和作物品质也存在密切关系。Xu [27]研究表明,节水灌溉措施显著影响水稻直链淀粉含量和稻米淀粉直 支比,进而显著影响稻米蒸煮食味品质。除碳外,氮也是作 物的重要组成部分,显著影响作物产量和品质。作物氮吸收 代谢与灌溉存在密切联系,水氮之间存在显著的互作效应, 适度的灌溉能够促进作物对土壤氮素的吸收、利用,进而提 高作物氮素利用效率[23]。除此之外,适度的节水灌溉一方面减 少水分向深层土壤渗透,促进作物对深层水分的利用,同时 能够减少硝态氮 Nitrate 的淋溶损失,起到节水节肥、减水增肥的功效,促进作物的高产、高效[28]。除碳氮代谢外,植物 激素 phytohormone 的研究也受到关注6 和图8。分析植物激素出现的文献,其中脱落酸出现频次最高,其次水杨 酸、细胞分裂素、乙烯、茉莉酸、生长素、赤霉素、多胺等 也均有涉及。前人研究表明,适度的节水灌溉措施能够通过 调控激素信号途径调控作物生长对水分的响应,这其中脱落


酸起着关键作用[29]。脱落酸信号能够调控作物气孔开闭,影响 作物的光合作用和水分利用,进而调节水分利用效率[30]。除ABA 外,其他激素也在作物响应不同灌溉中起着重要作用。Liu [31 研究发现,沟垄集雨补灌措施通过影响籽粒多胺和乙烯等激素含量调控了小麦籽粒灌浆。也有研究发现,覆膜节水灌溉对玉米粒重的影响与细胞分裂素和生长素等激素有[32]。这些研究表明,作为植物信号,激素在节水灌溉调控作 物生长过程中起着重要作用。 除此之外, 抗氧化系统

antioxidant systems) 的研究同样受到较多关注,其在节水灌溉调控作物生长过程中同样起着重要作用。研究作物生长发育响应节水灌溉的生理生化机制,对于构建合理的灌溉系统, 促进作物生长及其产量、品质形成具有重要影响。这可能是今后节水灌溉研究的一个重要方向。

随着气候变化 (Climate change),关于环境以及温室气体

greenhouse gas) 排放的研究也日益成为热点。其中,在农业节水技术方面,氧化亚氮的研究最多,其次为甲烷和二氧化碳。Deng [33] 研究表明,节水灌溉能够显著降低农田氧化亚氮排放强度,对节能减排具有显著影响。Guo [34]研究发现,


为中国农业大学、中国科学院、西北农林科技大学和河海大 学。其中,中国农业大学和中国科学院篇均被引频次超过平 均水平,有较强的影响力;西北农林科技大学和河海大学文 献被引情况较弱,更应注重高质量论文的发表,以提高在该 领域的影响力。

3) 灌溉方式的研究是近年来的研究热点,其中对滴灌的研究最多,喷灌、分根交替灌溉、加肥灌溉、沟灌和微灌也均有较多的研究。关于农业节水技术增产、增效机制方面的研究也是研究的热点,这其中研究较为集中的包括对碳氮代谢、植物激素和抗氧化系统等方面的研究。关于环境以及温室气体 (greenhouse gas) 排放的研究也日益成为热点,研究较多的温室气体包括氧化亚氮、甲烷和二氧化碳等。综上, 关于农业节水灌溉措施的作用和效应,研究人员分别从产量、 品质、植物生长、碳氮代谢、激素、温室气体排放、生理机制等方面进行了较为全面的研究。

参考文献:

[ 1 ] 张建云,贺瑞敏,齐 晶,等. 关于中国北方水资源问题的再认识


滴灌能够显著降低二氧化碳的排放,提高土壤碳汇。研究认 为,在水稻上干湿交替灌溉方式能够有效降低甲烷排放,达 到增产增效的作用[35]。关于节水灌溉措施影响温室气体排放的机理,前人也从土壤微生物、土壤水分、温度等方面进行了 研究[36]。目前,随着对环境的日益重视,农艺措施的环境效应研究也逐渐受到重视。节水灌溉措施对于农田碳氮排放具有 显著影响,如何从水分-土壤-微生物-碳氮排放的角度综合研 究节水灌溉措施对于农田碳氮减排的影响机制,有利于深化 节水灌溉的研究内涵,加深其与其他研究的联系,促进学科 的深入发展。

这些研究表明,关于农业节水灌溉措施,前人从产量、品质、植物生长、碳氮代谢、激素、温室气体排放、生理机制等方面进行了较为全面的研究。在今后的研究中,应该注重多因素的协同作用,以及节水措施的综合效应研究,使得农业节水灌溉措施能够在农业发展中起到更加重要的作用。

4

通过对WoS 1992-2019 重点2010-2019 节水技术文献的年度发文量、主要研究国家/机构、来源期刊分布、学科分布、研究热点分析,得出如下结论:

(1) 1992-2019 年间,国内外有关农业节水技术相关研究文献日益增多,表明研究人员对该领域的关注度越来越高。 农业节水技术研究是一个多学科交叉领域,文献学科分布非常广泛,主要涉及农学、水资源、环境科学、园艺学、农业工程等学科。该领域的期刊分布较为集中,其中农田水管理

Agricultural Water Management) 载文量占14.35%

(2) 中国在农业节水技术研究领域发文量最多,但文献篇均被引频次较低,文献质量有待进步提升。美国和西班牙 发文量分居第二和第三位。众多研究机构中,西班牙高等科 研理事会 (CSIC 表现最为突出,发文量和篇均被引频次均居世界首位。中国有 4 所机构发文量进入世界前 10 位,分别


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