基于氣候變化的作物模型研究態(tài)勢分析

郭 婷， 任 妮， 貴淑婷， 馬劍鳳， 曹 靜

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，江蘇南京 210014)

由于大氣中溫室氣體的不斷增加，全球氣候在逐漸變暖。農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣候息息相關(guān)，氣候變化將增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不穩(wěn)定性，進(jìn)而危及糧食安全、社會的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[1]。目前世界各國已密切關(guān)注著氣候變化研究動(dòng)態(tài)，并對氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響研究給予了足夠重視[2]。模型模擬不僅是研究氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的有效途徑，也是評估未來氣候變化對農(nóng)業(yè)可能影響的主要途徑，現(xiàn)已得到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用，而其中最為重要的是作物模型。

作物模型是以作物為研究對象，根據(jù)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)學(xué)與作物科學(xué)原理，對作物與環(huán)境、經(jīng)濟(jì)因子及其關(guān)系的定量化表達(dá)[3]。作物模型從系統(tǒng)科學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，以光、溫、水、土壤等條件為環(huán)境驅(qū)動(dòng)變量，運(yùn)用數(shù)學(xué)物理方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對作物生育期內(nèi)光合、呼吸、蒸騰等重要生理生態(tài)過程及其與土壤等環(huán)境條件以及耕作、灌溉、施肥等技術(shù)條件的關(guān)系進(jìn)行定量描述和預(yù)測，再現(xiàn)農(nóng)作物生長發(fā)育及產(chǎn)量形成過程[4]。作物模型在氣候變化條件下對糧食產(chǎn)量影響預(yù)測、災(zāi)害評估、農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)等方面發(fā)揮著重要的作用。

基于氣候變化的作物模型研究，主要是在全球氣候變化條件下，利用作物模型對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)過程進(jìn)行模擬和預(yù)測?，F(xiàn)階段該方面的研究已經(jīng)引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注和研究，但是具體的研究情況如何，有哪些研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，有哪些高競爭力的機(jī)構(gòu)、作者、期刊等等，都是當(dāng)前應(yīng)該解答的問題，這對加大基于氣候變化的作物模型在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響中的應(yīng)用，及促進(jìn)基于氣候變化的作物模型的研究和發(fā)展都有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

近年來，情報(bào)學(xué)方法被廣泛應(yīng)用于化學(xué)[5-6]、農(nóng)業(yè)[7-11]、醫(yī)藥[12-13]等數(shù)十個(gè)學(xué)科專業(yè)，從不同角度揭示了各研究領(lǐng)域的分布、研究熱點(diǎn)、發(fā)展動(dòng)態(tài)等，成為現(xiàn)代科學(xué)研究的重要輔助手段，但利用情報(bào)學(xué)方法分析基于氣候變化的作物模型研究態(tài)勢尚未報(bào)道。

本研究以中國知網(wǎng)的期刊數(shù)據(jù)庫和Web of Science的 SCI-EXPANDED 數(shù)據(jù)庫中基于氣候變化的作物模型研究領(lǐng)域的相關(guān)研究論文為基礎(chǔ)，利用文獻(xiàn)計(jì)量法、社會網(wǎng)絡(luò)分析法和知識圖譜等技術(shù)方法，借助于TDA、Ucinet和Excel等工具，對國內(nèi)外基于氣候變化的作物模型研究的時(shí)間分布、機(jī)構(gòu)分布、作者分布、期刊分布、主題分布等研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合分析和展示，并探討了該研究領(lǐng)域的研究重點(diǎn)與熱點(diǎn)。

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

為了綜合探討國內(nèi)外作物模型在氣候變化方面研究的現(xiàn)狀，本研究的數(shù)據(jù)來源包括中文和外文2個(gè)部分，中文數(shù)據(jù)選擇了中國知網(wǎng)的期刊數(shù)據(jù)庫，外文數(shù)據(jù)選擇了Web of Science的SCI-EXPANDED數(shù)據(jù)庫(文獻(xiàn)類型為Article)，檢索日期為2016年7月4日。檢索結(jié)果共獲取中文文獻(xiàn)476篇，外文文獻(xiàn)1 710篇。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)計(jì)量法 文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是以文獻(xiàn)體系和文獻(xiàn)計(jì)量特征為研究對象，采用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等計(jì)量方法，研究文獻(xiàn)的分布結(jié)構(gòu)、數(shù)量關(guān)系、變化規(guī)律和定量管理，并進(jìn)而探討科學(xué)技術(shù)的某些結(jié)構(gòu)、特征和規(guī)律的一門學(xué)科[14]。綜合利用發(fā)文量、總被引頻次等文獻(xiàn)計(jì)量指標(biāo)，分別對研究機(jī)構(gòu)、作者、研究期刊等對象的競爭力進(jìn)行了分析。

1.2.2 社會網(wǎng)絡(luò)分析法 社會網(wǎng)絡(luò)分析通過研究網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，有助于把個(gè)體間關(guān)系、“微觀”網(wǎng)絡(luò)與大規(guī)模的社會系統(tǒng)的“宏觀”結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，因此社會網(wǎng)絡(luò)分析方法是一種通過數(shù)學(xué)方法、圖論等發(fā)展起來的定量分析方法[15]。以研究機(jī)構(gòu)、研究作者間相關(guān)文獻(xiàn)的的共現(xiàn)頻次為指標(biāo)，分別構(gòu)建了機(jī)構(gòu)合作關(guān)系矩陣、作者合作關(guān)系矩陣；并根據(jù)合作關(guān)系矩陣，用UCINET軟件構(gòu)建了合作網(wǎng)絡(luò)，且對合作網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。

1.2.3 知識圖譜 知識圖譜是把應(yīng)用數(shù)學(xué)、圖形學(xué)、信息可視化技術(shù)、信息科學(xué)等學(xué)科的理論方法與科學(xué)計(jì)量學(xué)中的引文分析、共現(xiàn)分析等方法結(jié)合，用可視化的圖譜形象地展示學(xué)科的核心結(jié)構(gòu)、發(fā)展歷史、前沿領(lǐng)域及整體知識架構(gòu)，以揭示學(xué)科領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)發(fā)展規(guī)律的一種研究方法。在主題分析中，利用TDA從題名、摘要、作者關(guān)鍵詞等抽取清洗得到高頻關(guān)鍵詞表，構(gòu)建了高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)矩陣；并根據(jù)該矩陣，用UCINET軟件構(gòu)建了各個(gè)關(guān)鍵詞間合作的主題分布圖；從而對該主題分布圖進(jìn)行主題圖譜分析，以此揭示相關(guān)研究領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和研究熱點(diǎn)等信息。

2 結(jié)果與分析

2.1 年度分布分析

由圖1、圖2可以看出，外文文獻(xiàn)關(guān)于“基于氣候變化的作物模型研究”始于1985年，并從1989年后相關(guān)研究逐步增多，目前已經(jīng)到達(dá)快速增長的階段；中文文獻(xiàn)關(guān)于“基于氣候變化的作物模型研究”要晚于外文文獻(xiàn)，始于1992年，并從2002年后相關(guān)研究逐步增多，目前已經(jīng)到達(dá)波動(dòng)增長的階段；外文文獻(xiàn)和中文文獻(xiàn)在該研究領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)、機(jī)構(gòu)數(shù)、作者數(shù)都大致呈逐年增長的趨勢，但國外的增長速度要大于國內(nèi)的增長速度。

從文獻(xiàn)數(shù)年度分布、機(jī)構(gòu)數(shù)年度分布、作者數(shù)年度分布等多視角看，外文文獻(xiàn)在該領(lǐng)域的研究分為3個(gè)階段，分別為“萌芽階段”(1985—1990年)、“發(fā)展階段”(1991—2004年)、“快速增長階段”(2005—2016年)；中文文獻(xiàn)在該領(lǐng)域的研究也分為3個(gè)階段，分別為“萌芽階段”(1992—2001年)、“發(fā)展階段”(2002—2007年)、“波動(dòng)增長階段”(2008—2016年)；國內(nèi)在各個(gè)階段的始點(diǎn)和終點(diǎn)都晚于國外在相應(yīng)階段的始點(diǎn)和終點(diǎn)。

2.2 機(jī)構(gòu)分布分析

2.2.1 高競爭力機(jī)構(gòu)分析 以“基于氣候變化的作物模型研究”領(lǐng)域外文文獻(xiàn)和中文文獻(xiàn)發(fā)文量和總被引頻次排在前10的機(jī)構(gòu)為研究對象，構(gòu)建了高競爭力機(jī)構(gòu)列表(表1、表2)。

表1 外文文獻(xiàn)高競爭力機(jī)構(gòu)列表(TOP10)

從表1可以看出，該研究領(lǐng)域外文文獻(xiàn)發(fā)文量排在前3位的機(jī)構(gòu)是中國科學(xué)院、聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織、美國農(nóng)業(yè)部，全球總被引頻次排在前3位的機(jī)構(gòu)是佛羅里達(dá)大學(xué)、中國科學(xué)院、聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織。其中，中國科學(xué)院和聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織的發(fā)文量和總被引頻次均排在前3位，表明這2個(gè)機(jī)構(gòu)對該領(lǐng)域的研究在全球有最強(qiáng)的競爭力。另外，美國農(nóng)業(yè)部的發(fā)文量和總被引頻次均排在前5位，表明其對該領(lǐng)域的研究在全球有較強(qiáng)的競爭力。

從表2可以看出，該研究領(lǐng)域中文文獻(xiàn)發(fā)文量排在前3位的機(jī)構(gòu)是中國科學(xué)院、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，國內(nèi)總被引頻次排在前3位的是中國科學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)。其中， 中國科學(xué)院和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的發(fā)文量和總被引頻次均排在前3位，表明這2個(gè)機(jī)構(gòu)對該領(lǐng)域的研究在全國有最強(qiáng)的競爭力。另外，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的發(fā)文量和總被引頻次均排在前5位，表明這2個(gè)機(jī)構(gòu)對該領(lǐng)域的研究在全國有較強(qiáng)的競爭力。

表2 中文文獻(xiàn)高競爭力機(jī)構(gòu)列表(TOP10)

2.2.2 機(jī)構(gòu)合作分析 分別以“基于氣候變化的作物模型研究”領(lǐng)域外文文獻(xiàn)發(fā)文量≥20篇、中文文獻(xiàn)發(fā)文量≥5篇的機(jī)構(gòu)為研究對象，以機(jī)構(gòu)間文獻(xiàn)的共現(xiàn)頻次為指標(biāo)，構(gòu)建機(jī)構(gòu)合作關(guān)系矩陣；并根據(jù)該矩陣，用UCINET軟件構(gòu)建了各個(gè)機(jī)構(gòu)間合作的網(wǎng)絡(luò)。

從圖3可以看出，外文文獻(xiàn)的機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)整體是一個(gè)巨網(wǎng)，每個(gè)機(jī)構(gòu)都至少會與其余的6個(gè)及以上的機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作研究，機(jī)構(gòu)之間在該研究領(lǐng)域的合作非常密切。以中國科學(xué)院、美國農(nóng)業(yè)部、法國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院、佛羅里達(dá)大學(xué)、波茨坦氣候影響研究所為核心的機(jī)構(gòu)合作是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中心，網(wǎng)絡(luò)中的其他機(jī)構(gòu)都與這5個(gè)機(jī)構(gòu)有一定數(shù)量的研究合作。另外，瓦赫寧根大學(xué)、波恩大學(xué)、華盛頓州立大學(xué)、洛桑研究所、美國宇航局等機(jī)構(gòu)也分別與27個(gè)機(jī)構(gòu)在該研究領(lǐng)域建立了密切的合作關(guān)系。

從圖4可以看出，除了內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)外，中文文獻(xiàn)的機(jī)構(gòu)合作是一個(gè)整體網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)機(jī)構(gòu)都會與其余的機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作研究，機(jī)構(gòu)之間在該研究領(lǐng)域會有一定的相互合作。中國科學(xué)院是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中心，與網(wǎng)絡(luò)中的19個(gè)機(jī)構(gòu)在該研究領(lǐng)域建立了合作關(guān)系。另外，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、中國氣象局、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)和中國氣象科學(xué)研究院也都處于網(wǎng)絡(luò)中的核心位置，分別與網(wǎng)絡(luò)中10個(gè)及以上的機(jī)構(gòu)在該研究領(lǐng)域建立了合作關(guān)系。

2.3 作者分布分析

2.3.1 高競爭力作者分析 以“基于氣候變化的作物模型研究”領(lǐng)域外文文獻(xiàn)和中文文獻(xiàn)發(fā)文量和總被引頻次排在前10的作者為研究對象，構(gòu)建了高競爭力作者列表(表3、表4)。

從表3可以看出，該研究領(lǐng)域外文文獻(xiàn)發(fā)文量排在前3位的作者是Hoogenboom Gerrit、Asseng Senthold、Ewert Frank，外文文獻(xiàn)總被引頻次排在前3位的作者是Hoogenboom Gerrit、Boote Kenneth J、Jones J W。其中，Hoogenboom Gerrit的發(fā)文量和總被引頻次均排在第1位，表明該作者對該領(lǐng)域的研究在全球有最強(qiáng)的競爭力。另外，Semenov Mikhail A的發(fā)文量和總被引頻次均排在前5位，表明該作者對該領(lǐng)域的研究在全球有較強(qiáng)的競爭力。

從表4可以看出，該研究領(lǐng)域中文文獻(xiàn)發(fā)文量排在前3位的作者是曹衛(wèi)星、朱艷、湯亮，中文文獻(xiàn)總被引頻次排在前3位的作者是曹衛(wèi)星、朱艷、王石立。其中，曹衛(wèi)星、朱艷的發(fā)文量和總被引頻次均排在前3位，表明這2位作者對該領(lǐng)域的研究在全國有最強(qiáng)的競爭力。另外，王石立的發(fā)文量和總被引頻次均排在前5位，表明其對該領(lǐng)域的研究在全國有較強(qiáng)的競爭力。

2.3.2 作者合作分析 分別以“基于氣候變化的作物模型研究”領(lǐng)域外文文獻(xiàn)發(fā)文量≥12篇、中文文獻(xiàn)發(fā)文量≥5篇的作者為研究對象，以作者間文獻(xiàn)的共現(xiàn)頻次為指標(biāo)，構(gòu)建作者合作關(guān)系矩陣；并根據(jù)該矩陣，用UCINET軟件構(gòu)建了各個(gè)作者間合作的網(wǎng)絡(luò)。

從圖5可以看出，外文文獻(xiàn)的作者合作網(wǎng)絡(luò)整體是一個(gè)巨網(wǎng)，除了Li Changsheng和Lobell David B這2位作者外，其余的每位作者都至少會與其余的1位作者進(jìn)行合作研究，作者之間在該研究領(lǐng)域的合作非常密切。以Asseng Senthold、Tao Fulu為核心的作者合作是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中心，網(wǎng)絡(luò)中有26位作者都與這2位作者有一定數(shù)量的研究合作。另外，Ewert Frank、Semenov Mikhail A、Kersebaum Kurt Christian、Nendel Claas、Basso Bruno、Ruane Alex C、Wallach Daniel等作者也分別與24位作者在該研究領(lǐng)域建立了密切的合作關(guān)系。

表3 外文文獻(xiàn)高競爭力作者(TOP10)

表4 中文文獻(xiàn)高競爭力作者(TOP10)

從圖6可以看出，中文文獻(xiàn)的作者合作網(wǎng)絡(luò)整體由大大小小共7個(gè)研究團(tuán)隊(duì)及4個(gè)孤立點(diǎn)構(gòu)成，最小的研究團(tuán)隊(duì)有2人，最大的研究團(tuán)隊(duì)有8人。其中有2個(gè)大型的團(tuán)隊(duì)，一個(gè)是南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的曹衛(wèi)星、朱艷、湯亮等人為代表的合作團(tuán)隊(duì)，該合作團(tuán)隊(duì)是南京農(nóng)業(yè)大學(xué)內(nèi)部的研究團(tuán)隊(duì)。另一個(gè)是中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的楊曉光、中國科學(xué)院的王春乙、重慶市科學(xué)研究所的張建平和王靖、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的熊偉和林而達(dá)等人為代表的合作團(tuán)隊(duì)，該合作團(tuán)隊(duì)是由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院、重慶市科學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院組成的多機(jī)構(gòu)研究團(tuán)隊(duì)。

2.4 期刊分布分析

以“基于氣候變化的作物模型研究”領(lǐng)域外文文獻(xiàn)和中文文獻(xiàn)載文量和總被引頻次排在前10的作者為研究對象，構(gòu)建了高競爭力期刊列表(表5、表6)。

從表5可以看出，該研究領(lǐng)域外文文獻(xiàn)載文量排在前三位的期刊是《Agricultural and Forest Meteorology》《Climatic Change》《Agricultural Systems》，外文文獻(xiàn)總被引頻次排在前3位的期刊是《Agricultural and Forest Meteorology》《European Journal of Agronomy》《Agricultural Systems》。其中，《Agricultural and Forest Meteorology》 的載文量和總被引頻次均排在第1位，表明其對該研究領(lǐng)域的關(guān)注和重視在全球有最強(qiáng)的競爭力。另外，《Agricultural Systems》《Climatic Change》《European Journal of Agronomy》的載文量和總被引頻次均排在前5位，表明這3種期刊對該研究領(lǐng)域的關(guān)注和重視在全球有較強(qiáng)的競爭力。

表5 外文文獻(xiàn)高競爭力期刊列表(TOP10)

從表6可以看出，該研究領(lǐng)域中文文獻(xiàn)載文量排在前3位的期刊是《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》《中國農(nóng)業(yè)氣象》《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)》，中文文獻(xiàn)總被引頻次排在前3位的期刊是《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)》《應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)》。其中，《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》的載文量和總被引頻次均排在第1位，表明其對該研究領(lǐng)域的關(guān)注和重視在全國有最強(qiáng)的競爭力。另外，《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)》的載文量和總被引頻次均排在前5位，表明其對該研究領(lǐng)域的關(guān)注和重視在全國有較強(qiáng)的競爭力。

表6 中文文獻(xiàn)高競爭力期刊列表(TOP10)

2.5 主題分布分析

借助于Excel和TDA對“作物模型在氣候變化方面研究”的1 710篇外文文獻(xiàn)和476篇中文文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行了拆分和合并，構(gòu)建了該研究領(lǐng)域的關(guān)鍵詞集合，并對關(guān)鍵詞集合里的關(guān)鍵詞進(jìn)行識別、判斷、歸類等數(shù)據(jù)清洗工作。最后，以清洗過的高頻關(guān)鍵詞為研究對象，以關(guān)鍵詞的共現(xiàn)頻次為指標(biāo)，構(gòu)建關(guān)鍵詞共現(xiàn)矩陣；并根據(jù)該矩陣，用UCINET軟件構(gòu)建了各個(gè)關(guān)鍵詞間合作的主題分布圖；其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的大小代表該詞的頻次，可表示主題詞重要性或熱度；節(jié)點(diǎn)之間的連線粗細(xì)代表關(guān)鍵詞共現(xiàn)的頻次，可表示主題詞之間關(guān)系的密切程度；外文文獻(xiàn)共現(xiàn)頻次的閾值設(shè)為10次，中文文獻(xiàn)共現(xiàn)頻次的閾值設(shè)為1次。

2.5.1 外文文獻(xiàn)主題網(wǎng)絡(luò)分析 通過構(gòu)建外文文獻(xiàn)主題詞的主題分布圖(圖7)，可以發(fā)現(xiàn)該主題圖是由作物產(chǎn)量、作物生長、溫度3個(gè)主題詞組成的環(huán)網(wǎng)，表明作物產(chǎn)量是該領(lǐng)域研究的核心問題，而作物生產(chǎn)和溫度也是該領(lǐng)域研究的關(guān)鍵問題；其他主題詞均圍繞這3個(gè)主題詞聚集在9個(gè)研究方向：

2.5.1.1 水和土壤 核心主題詞包括土壤、水、降雨、灌溉、土壤水分、土壤蒸發(fā)、水利用、水需求等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究作物生長所需的水和土壤及自然天氣狀況等。從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域與作物產(chǎn)量、作物生長、溫度的關(guān)系十分密切，表明水和土壤是作物生長、取得作物產(chǎn)量的重要因素，而溫度的高低會直接影響水和土壤；另外，該研究領(lǐng)域與二氧化碳、生理活動(dòng)、N-C-施肥、溫室氣體、植被指數(shù)、空間特性與糧食安全、分析方法等研究領(lǐng)域的關(guān)系也很密切，表明水和土壤的特性與作物研究其他方面的特性有直接的關(guān)系。

2.5.1.2 生理活動(dòng) 核心主題詞包括光合作用、收獲指數(shù)、物候?qū)W、光周期、植物病害等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究作物生長的生理活動(dòng)和生理特征；從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域與作物產(chǎn)量、作物生長、溫度的關(guān)系比較密切，表明作物的生理活動(dòng)會直接影響作物生產(chǎn)和作物產(chǎn)量，而溫度的高低則會直接影響作物的生理活動(dòng)；另外，該研究領(lǐng)域與水和土壤、二氧化碳、植被指數(shù)、分析方法等研究領(lǐng)域有部分的聯(lián)系，表明作物的生理活動(dòng)與作物研究其他方面的特性有直接的關(guān)系。

2.5.1.3 二氧化碳 核心主題詞包括二氧化碳、二氧化碳濃度、二氧化碳增加、碳、生物質(zhì)等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究作物生長所需的二氧化碳和碳；從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域與與作物產(chǎn)量、作物生長、溫度的關(guān)系十分密切，表明二氧化碳是作物生長、取得作物產(chǎn)量的重要因素，而溫度的高低會直接影響二氧化碳的含量和濃度；另外，該研究領(lǐng)域與水和土壤、生理活動(dòng)、N-C-施肥、溫室氣體、植被指數(shù)、空間特性與糧食安全、分析方法等研究領(lǐng)域的關(guān)系也很密切，表明二氧化碳的特性與作物研究其他方面的特性有直接的關(guān)系。

2.5.1.4 N-C-施肥 核心主題詞包括N、N吸收、N動(dòng)力學(xué)、施肥、碳、生物質(zhì)等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究作物生長所需的N、C和肥料；從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域與作物產(chǎn)量的關(guān)系十分密切，與作物生長、溫度的關(guān)系較密切，表明N-C-施肥是取得作物產(chǎn)量的重要因素，是作物生長的關(guān)鍵因素，而溫度的高低則會影響N-C-施肥；另外，該研究領(lǐng)域與水和土壤、生理活動(dòng)、二氧化碳、溫室氣體、植被指數(shù)、空間特性與糧食安全、分析方法等研究領(lǐng)域的關(guān)系也很密切，表明N-C-施肥的特性與作物研究其他方面的特性有直接的關(guān)系。

2.5.1.5 溫室氣體 核心主題詞包括溫室氣體、一氧化二氮、CH4排放、熱應(yīng)力、氣候變暖等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究作物生長所需的氣體和溫度；從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域與與作物產(chǎn)量的關(guān)系十分密切，與作物生長、溫度的關(guān)系較密切，表明溫室氣體是取得作物產(chǎn)量的重要因素，是作物生長的關(guān)鍵因素，而溫度的高低則會影響溫室氣體；另外，該研究領(lǐng)域與水和土壤、生理活動(dòng)、二氧化碳、N-C-施肥、植被指數(shù)、分析方法等研究領(lǐng)域的關(guān)系也很密切，表明溫室氣體的特性與作物研究其他方面的特性有直接的關(guān)系。

2.5.1.6 植被指數(shù) 核心主題詞包括植被指數(shù)、葉面積指數(shù)、輻射、遙感、衛(wèi)星、輻射利用率等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究作物生長及產(chǎn)量測度所需的指數(shù)和方法；從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域與與作物產(chǎn)量、作物生長、溫度的關(guān)系十分密切，表明植被指數(shù)是作物生長、取得作物產(chǎn)量的重要因素，而溫度的高低則會影響植被指數(shù)；另外，該研究領(lǐng)域與水和土壤、生理活動(dòng)、N-C-施肥、溫室氣體、二氧化碳、空間特性與糧食安全、分析方法等研究領(lǐng)域的關(guān)系也較密切，表明植被指數(shù)的特性與作物研究其他方面的特性有直接的關(guān)系。

2.5.1.7 分析方法 核心主題詞包括敏感性分析、統(tǒng)計(jì)分析、回歸分析、決策支持系統(tǒng)、區(qū)域分析等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究測度作物生長、作物產(chǎn)量及其變化時(shí)所用的分析方法；從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域與與作物產(chǎn)量、作物生長、溫度的關(guān)系十分密切，表明分析方法是測度作物產(chǎn)量、作物生長、溫度的重要工具；另外，該研究領(lǐng)域與水和土壤、二氧化碳、生理活動(dòng)、N-C-施肥、溫室氣體、植被指數(shù)、空間特性與糧食安全等研究領(lǐng)域的關(guān)系也較密切，表明分析方法的特性與作物研究其他方面的特性有直接的關(guān)系。

2.5.1.8 空間特性與糧食安全 核心主題詞包括空間變異性、空間分布、空間分辨率、糧食安全等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究與作物產(chǎn)量相關(guān)的空間特性與糧食安全；從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域與作物產(chǎn)量的關(guān)系十分密切，與作物生長、溫度的關(guān)系較密切，表明空間特性與糧食安全是取得作物產(chǎn)量的重要因素，是作物生長的關(guān)鍵因素，而溫度的高低則會影響空間特性與糧食安全；另外，該研究領(lǐng)域與水和土壤、二氧化碳、N-C-施肥、植被指數(shù)、分析方法等研究領(lǐng)域的關(guān)系也很密切，表明空間特性與糧食安全的特性與作物研究其他方面的特性有直接的關(guān)系。

2.5.1.9 其他特征 核心主題詞包括成熟、開花、農(nóng)藝管理、光利用效率、植被密度等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究與作物產(chǎn)量相關(guān)的其他特征；從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域與與作物產(chǎn)量的關(guān)系十分密切，表明這些因素是取得作物產(chǎn)量的重要因素；另外，該研究領(lǐng)域獨(dú)立于其他研究領(lǐng)域，這有可能是該研究領(lǐng)域與作物研究其他方面的特性尚無直接的關(guān)系，也有可能是因?yàn)楣铂F(xiàn)頻次低于10次而未顯示出來。

2.5.2 中文文獻(xiàn)主題網(wǎng)絡(luò)分析 通過構(gòu)建中文文獻(xiàn)主題詞的主題分布圖(圖8)，可以發(fā)現(xiàn)該主題圖是由作物模型、作物2個(gè)關(guān)鍵主題詞組成的網(wǎng)絡(luò)，表明作物模型和作物是該領(lǐng)域研究的核心問題；其他主題詞均圍繞這2個(gè)主題詞聚集在9個(gè)研究方向：

2.5.2.1 產(chǎn)量因素 核心主題詞包括作物產(chǎn)量、生長、生產(chǎn)力、生物量、產(chǎn)量預(yù)測、發(fā)育期等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究與作物產(chǎn)量相關(guān)的因素，如生物量、生產(chǎn)力、生長、發(fā)育等。從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域除了與作物及作物模型聯(lián)系十分密切外，還與氣候變化及方法、數(shù)學(xué)模型、蒸發(fā)蒸騰、病蟲害預(yù)測等研究領(lǐng)域的關(guān)系也較密切，表明產(chǎn)量因素與作物研究其他領(lǐng)域有直接的關(guān)系。

2.5.2.2 氣候變化及方法 核心主題詞包括氣候變化、因子、模型研究、氣候、不確定性分析、敏感性分析等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要是在氣候變化條件下研究作物與作物模型所采取的方法，如模型、不確定性分析、敏感性分析等。從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域與作物模型的關(guān)系最為密切，表明氣候變化對作物的影響需要作物模型來評估；另外，該研究領(lǐng)域與產(chǎn)量因素、蒸發(fā)蒸騰、病蟲害預(yù)測等研究領(lǐng)域的關(guān)系也較密切，表明氣候變化及方法與作物研究其他領(lǐng)域有直接的關(guān)系。

2.5.2.3 蒸發(fā)蒸騰 核心主題詞包括參考作物騰發(fā)量、蒸散、彭曼-蒙特斯方程、適應(yīng)性、偏最小二乘法、蒸發(fā)蒸騰、適應(yīng)性評價(jià)等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究與蒸發(fā)蒸騰指標(biāo)和方法等。從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域與作物模型的關(guān)系最為密切，表明蒸發(fā)蒸騰對作物的影響需要作物模型來評估；另外，該研究領(lǐng)域與產(chǎn)量因素、氣候變化及方法、病蟲害預(yù)測、數(shù)學(xué)模型等研究領(lǐng)域的關(guān)系較密切，表明蒸發(fā)蒸騰與作物研究其他領(lǐng)域有直接的關(guān)系。

2.5.2.4 病蟲害預(yù)測 核心主題詞包括預(yù)測、BP-人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、水稻病蟲害、小麥病蟲害、L-M優(yōu)化算法、遺傳算法、主分量分析等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究作物病蟲害，及病蟲害預(yù)測的方法等。從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域與作物模型的關(guān)系最為密切，表明病蟲害預(yù)測需要通過作物模型來實(shí)現(xiàn)；另外，該研究領(lǐng)域與產(chǎn)量因素、氣候變化及方法、蒸發(fā)蒸騰等研究領(lǐng)域的關(guān)系也較密切，表明病蟲害預(yù)測與作物研究其他領(lǐng)域有直接的關(guān)系。

2.5.2.5 知識模型 核心主題詞包括知識模型、氣候適宜性、生理發(fā)育時(shí)間、生長度日、品種選擇、養(yǎng)分指標(biāo)、播種量等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究作物知識模型的指標(biāo)及應(yīng)用等。從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域除了與作物的關(guān)系最為密切外，只與數(shù)學(xué)模型建立了一定的關(guān)系，表明知識模型與作物研究其他領(lǐng)域關(guān)系并不多。

2.5.2.6 數(shù)學(xué)模型 核心主題詞包括數(shù)學(xué)模型、決策支持系統(tǒng)、溫室、葉面積指數(shù)、遙感、TM影像、Web服務(wù)等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究作物數(shù)學(xué)模型的指標(biāo)及應(yīng)用等。從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域與作物模型的關(guān)系最為密切，表明數(shù)學(xué)模型是作物模型的重要組成部分；另外，該研究領(lǐng)域與產(chǎn)量因素、蒸發(fā)蒸騰、病蟲害預(yù)測、知識模型等研究領(lǐng)域的關(guān)系也很密切，表明數(shù)學(xué)模型與作物研究其他領(lǐng)域有直接的關(guān)系。

2.5.2.7 環(huán)境因素 核心主題詞包括土壤水分、溫度、土壤、播種期、生態(tài)環(huán)境、漬水、冷害、適宜度等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究作物和作物模型有關(guān)的環(huán)境因素，如水、土壤、溫度等。從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域只與作物和作物模型建立了聯(lián)系，表明這些環(huán)境因素是作物生長和運(yùn)用作物模型應(yīng)考慮的因素。

2.5.2.8 生理因素 核心主題詞包括光合作用、蛋白質(zhì)、籽粒品質(zhì)等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究與作物和作物模型相關(guān)的生理因素，如蛋白質(zhì)、籽粒品質(zhì)、光合作用等。從外部關(guān)聯(lián)主題詞來看，該研究領(lǐng)域只與作物和作物模型建立了聯(lián)系，表明這些生理因素是作物生長和運(yùn)用作物模型應(yīng)考慮的因素。

2.5.2.9 風(fēng)險(xiǎn)評估與品種推廣 核心主題詞包括風(fēng)險(xiǎn)評估、評估、驗(yàn)證、形態(tài)模型、品種、作物布局、經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)、推廣等。從內(nèi)部主題詞來看，該研究領(lǐng)域主要研究與作物及作物模型相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)評估與品種推廣等。該研究領(lǐng)域只與作物和作物模型建立了聯(lián)系，表明風(fēng)險(xiǎn)評估與品種推廣與作物、作物模型有直接的關(guān)系。

3 結(jié)語

以中外文基于氣候變化的作物模型研究領(lǐng)域的研究論文為基礎(chǔ)，利用文獻(xiàn)計(jì)量法、社會網(wǎng)絡(luò)分析法和知識圖譜等技術(shù)方法，綜合分析和展示了該研究領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，探討了該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，得到的主要結(jié)果與結(jié)論有：

(1)檢索結(jié)果共獲取中文文獻(xiàn)476篇，外文文獻(xiàn) 1 710 篇。

(2)國內(nèi)關(guān)于該領(lǐng)域的研究要晚于國外，國內(nèi)外在該研究領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)、機(jī)構(gòu)數(shù)、作者數(shù)都大致呈逐年增長的趨勢，但國外的增長速度要大于國內(nèi)的增長速度。

(3)外文機(jī)構(gòu)中，中國科學(xué)院和聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織對該領(lǐng)域的研究在全球有最強(qiáng)的競爭力；中文機(jī)構(gòu)中，中國科學(xué)院和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)對該領(lǐng)域的研究在全國有最強(qiáng)的競爭力。外文文獻(xiàn)和中文文獻(xiàn)的機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)整體的網(wǎng)絡(luò)，中國科學(xué)院、美國農(nóng)業(yè)部、法國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院等機(jī)構(gòu)是外文網(wǎng)絡(luò)的中心，中國科學(xué)院是中文網(wǎng)絡(luò)的中心。

(4)外文作者中，Hoogenboom Gerrit對該領(lǐng)域的研究在全球有最強(qiáng)的競爭力；中文作者中，曹衛(wèi)星、朱艷對該領(lǐng)域的研究在全國有最強(qiáng)的競爭力。外文文獻(xiàn)的作者合作網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)整體的網(wǎng)絡(luò)，Asseng Senthold、Tao Fulu等作者是外文網(wǎng)絡(luò)的中心；中文文獻(xiàn)的作者合作網(wǎng)絡(luò)由大大小小共7個(gè)研究團(tuán)隊(duì)及4個(gè)孤立點(diǎn)構(gòu)成。

(5)外文期刊中，《Agricultural and Forest Meteorology》對該研究領(lǐng)域的關(guān)注和重視在全球有最強(qiáng)的競爭力；中文期刊中，《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》對該研究領(lǐng)域的關(guān)注和重視在全國有最強(qiáng)的競爭力。

(6)外文文獻(xiàn)主題網(wǎng)絡(luò)是由作物產(chǎn)量、作物生長、溫度3個(gè)主題詞組成的環(huán)網(wǎng)，外文主題網(wǎng)絡(luò)可劃分為9個(gè)研究方向：水和土壤、生理活動(dòng)、二氧化碳、N-C-施肥、溫室氣體、植被指數(shù)、分析方法、空間特性與糧食安全、其他特征；中文文獻(xiàn)主題網(wǎng)絡(luò)是由作物模型、作物2個(gè)關(guān)鍵主題詞組成的網(wǎng)絡(luò)，外文主題網(wǎng)絡(luò)可劃分為9個(gè)研究方向：產(chǎn)量因素、氣候變化及方法、蒸發(fā)蒸騰、病蟲害預(yù)測、知識模型、數(shù)學(xué)模型、環(huán)境因素、生理因素、風(fēng)險(xiǎn)評估與品種推廣。外文主題網(wǎng)絡(luò)中各研究方向的內(nèi)部和外部關(guān)系都比中文主題網(wǎng)絡(luò)密切，且外文主題網(wǎng)絡(luò)中各研究方向側(cè)重于理論與方法，中文主題網(wǎng)絡(luò)中各研究方向側(cè)重于應(yīng)用。

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