糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究態(tài)勢(shì)分析

梁社芳，陸 苗，范玲玲，吳文斌，楊 鵬

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)遙感重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

0 引言

2013 年 IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第五次評(píng)估報(bào)告指出，近100年來，人類活動(dòng)使得大氣中CO2、CH4等溫室氣體不斷增加，平均地表溫度上升0.85℃，而1951—2012年全球平均地表溫度的升溫速率為0.12℃/10a，幾乎是1880年以來升溫速率的兩倍［1］。我國(guó)平均地表溫度比同期全球增溫平均值略高，近50年來增加了1.10℃。氣溫升高和溫室氣體濃度的增加，明顯地促使糧食生產(chǎn)區(qū)光、溫、水等氣候資源要素的時(shí)空分布格局發(fā)生變化［2］，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)、微生物及土壤肥力變化［3］，加劇了局部地區(qū)生物災(zāi)害的爆發(fā)及氣象災(zāi)害（主要是旱澇災(zāi)害）的頻發(fā)，并通過環(huán)境要素的變化誘導(dǎo)糧食作物品種生理生態(tài)特征發(fā)生變化［4］。此外，溫度上升會(huì)使作物的生育期縮短，生物量發(fā)生變化，進(jìn)而影響作物產(chǎn)量，對(duì)糧食產(chǎn)量、種植制度、生產(chǎn)方式、結(jié)構(gòu)布局等產(chǎn)生較為深遠(yuǎn)的影響［5］。糧食生產(chǎn)系統(tǒng)如何有效地應(yīng)對(duì)氣候變化帶來的影響，人類活動(dòng)如何有效地幫助糧食生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)氣候變化帶來的巨大影響，是目前糧食生產(chǎn)系統(tǒng)研究亟須解決的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。

目前已有不少學(xué)者對(duì)糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化的相關(guān)研究進(jìn)行了梳理，主要是通過查閱文獻(xiàn)歸納了氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)水熱土資源要素時(shí)空變化、農(nóng)作物品種改良、農(nóng)作物種植制度與生產(chǎn)布局、農(nóng)業(yè)病蟲害及主要農(nóng)作物產(chǎn)量的影響［6-10］，分析了氣候變化對(duì)主要農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格、貿(mào)易及農(nóng)戶收入的影響［11］，探究了氣候變化與糧食生產(chǎn)系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，揭示其內(nèi)在影響機(jī)理和適應(yīng)機(jī)制［4］，梳理了目前政府和農(nóng)戶應(yīng)對(duì)氣候變化采取的適應(yīng)措施［11］。而現(xiàn)有研究多是利用傳統(tǒng)的綜述方法，定性地從研究?jī)?nèi)容上分析該領(lǐng)域的現(xiàn)狀，且文獻(xiàn)數(shù)量相對(duì)較少，難以全面地反映本領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)。針對(duì)上述問題，本文利用文獻(xiàn)計(jì)量的方法，對(duì)該領(lǐng)域已有研究進(jìn)行梳理。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)作為圖書情報(bào)學(xué)的分支學(xué)科，以各種文獻(xiàn)的外部特征作為研究對(duì)象，采用數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來定量地描述、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)［12］。隨著其理論方法的創(chuàng)新和發(fā)展，文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法已被廣泛應(yīng)用到各個(gè)學(xué)科。如吳建等［13］以Web of Science核心合集及CNKI為數(shù)據(jù)源，對(duì)濕地生態(tài)價(jià)值評(píng)估研究的總體趨勢(shì)、主要國(guó)家、研究熱點(diǎn)等進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析；高懋芳等［14］基于Web of Science和CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)發(fā)文量、發(fā)文期刊、被引頻次等指標(biāo)，分析了近30年來農(nóng)業(yè)面源污染研究的發(fā)展態(tài)勢(shì)、前沿領(lǐng)域及國(guó)際合作狀況等；何紫娟等［15］以CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)源，對(duì)《中國(guó)土地科學(xué)》的2 284篇學(xué)術(shù)性文章進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量統(tǒng)計(jì)，通過研究文獻(xiàn)基本統(tǒng)計(jì)量、作者、發(fā)文單位、研究重點(diǎn)與熱點(diǎn)，分析了中國(guó)土地科學(xué)研究的特點(diǎn)。但基于文獻(xiàn)計(jì)量的糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究發(fā)展態(tài)勢(shì)分析還未見報(bào)道。因此本研究以Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)源，采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，從全球總體發(fā)展趨勢(shì)、國(guó)際主要研究力量、研究熱點(diǎn)分析及研究關(guān)聯(lián)性分析等4個(gè)方面論述糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究的發(fā)展態(tài)勢(shì)，探究其發(fā)展趨勢(shì)，為本領(lǐng)域的未來研究發(fā)展提供參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

本研究數(shù)據(jù)源是美國(guó)信息科學(xué)研究所（ISI）的Web of Science（WOS）網(wǎng)絡(luò)版數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)是ISI建設(shè)的SCI、SSCI、A&HCI、CPSI-S和ISSHP五大引文數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)絡(luò)版，涵蓋了自然科學(xué)、工程技術(shù)、社會(huì)科學(xué)、藝術(shù)與人文等領(lǐng)域，是全球最大、涵蓋學(xué)科最多的綜合性學(xué)術(shù)信息資源數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)收錄了世界各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)最優(yōu)秀的科技期刊，其收錄的論文能在一定程度上及時(shí)反映學(xué)科前沿的發(fā)展動(dòng)態(tài)［16-17］。通過大量閱讀本領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)，歸納總結(jié)糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究中的子技術(shù)及其同義詞，如子技術(shù) climate change，其同義詞有 climate warming，global change 等。根據(jù) Web of Science中Journal Citation Report（JCR）選擇本研究領(lǐng)域涉及的農(nóng)業(yè)、環(huán)境、地理、遙感、氣象等研究方向中的主要權(quán)威期刊，建立包括關(guān)鍵詞、同義詞、變形詞、主要權(quán)威期刊等綜合性檢索策略，在Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)間設(shè)定為1995—2016年，最終篩選出SCI論文3 105篇。

利用TDA（Thomson Data Analyzer，TDA）工具對(duì)糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究中的文獻(xiàn)進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析。首先對(duì)檢索到的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分別針對(duì)國(guó)家（countries）、作者機(jī)構(gòu)（author affiliation）、關(guān)鍵詞（keyword）等進(jìn)行數(shù)據(jù)清理，去除重復(fù)要素，其中包括將國(guó)家及作者機(jī)構(gòu)字段中有包含關(guān)系的進(jìn)行合并，如將Taiwan并入China，將關(guān)鍵詞等字段中的變形詞和同義詞合并，如 maize 并入 corn，land use changes與 land use change合并。然后，分別以文章發(fā)表年份、第一作者國(guó)家、第一作者機(jī)構(gòu)等字段來統(tǒng)計(jì)不同年份、不同國(guó)家及機(jī)構(gòu)的發(fā)文量、被引用量及關(guān)鍵詞詞頻，并利用文章發(fā)表年份與被引用量、關(guān)鍵詞詞頻等字段生成共現(xiàn)矩陣，計(jì)算主要國(guó)家相對(duì)產(chǎn)出率、平均引證指數(shù)及研究相似度矩陣，分析該領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r及主要研究力量間的關(guān)聯(lián)性。其中研究相似度矩陣是基于研究機(jī)構(gòu)或作者使用的關(guān)鍵詞來計(jì)算任意兩家研究單位或作者間的研究相似度，用來反映關(guān)鍵研究機(jī)構(gòu)或個(gè)人在該領(lǐng)域研究中的相關(guān)性。相似度取值在0～1之間，其中0表示無(wú)相關(guān)，1表示完全相關(guān)。相對(duì)產(chǎn)出率指標(biāo)判斷某國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)位置，產(chǎn)出率越高，則競(jìng)爭(zhēng)力越大。

式中，P為相對(duì)產(chǎn)出率，NA是指某國(guó)家在某一領(lǐng)域的發(fā)文量，NTotal是該領(lǐng)域全部競(jìng)爭(zhēng)者的發(fā)文量。

平均引證指數(shù)表示某國(guó)的研究是否屬于基礎(chǔ)性或領(lǐng)先性，引證指數(shù)越高，表示該國(guó)家處于核心地位。

式中，CAve為平均引證指數(shù)，CNt是指某國(guó)某年的文獻(xiàn)被引總量，NNTot是某國(guó)某年的發(fā)文量。

2 結(jié)果與分析

2.1 總體發(fā)展趨勢(shì)

在糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究中，1995—2016年該領(lǐng)域核心期刊的論文發(fā)表量共計(jì)3 105篇，總體處于上升趨勢(shì)（圖1）。過去20年，全球糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究發(fā)展趨勢(shì)大致可分為兩個(gè)階段：（1）1995—2007年，全球論文發(fā)表量處于緩慢上升階段，年均增長(zhǎng)率約為10%；（2）2008—2016年，全球論文發(fā)表量處于快速增長(zhǎng)階段，年均增長(zhǎng)率約為19%。主要原因是2007年IPCC發(fā)布了第四次評(píng)估報(bào)告，報(bào)告指出全球地表溫度呈現(xiàn)更為顯著的上升趨勢(shì)，氣候變暖成為熱議話題。2015—2016年的發(fā)文量呈現(xiàn)較高的水平，反映了該領(lǐng)域仍然是目前研究的熱點(diǎn)。

圖1 1995—2016年糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究的全球研究趨勢(shì)Fig.1 Publication volume of international researches on food production system adapting to climate change from 1995 to 2016

中國(guó)在糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究中的發(fā)展趨勢(shì)基本與全球發(fā)展保持一致，整體處于上升趨勢(shì)，但起步較晚（圖2）。1996年中國(guó)在該領(lǐng)域核心期刊發(fā)表了最早的2篇文章后，一直保持上升態(tài)勢(shì)，在1996—2016年間共發(fā)表文章383篇，其中1995—2007年處于小幅增長(zhǎng)階段，2008—2012年處于穩(wěn)定增長(zhǎng)階段，而2013—2016年間則處于快速增長(zhǎng)階段，年均發(fā)文量60多篇，這在一定程度上反映了中國(guó)對(duì)氣候變化研究日愈加強(qiáng)。

2.2 主要國(guó)家研究力量分析

通過統(tǒng)計(jì)糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究中各個(gè)國(guó)家的發(fā)文量，分析主要國(guó)家科研力量（圖3）。論文數(shù)量最多的前10個(gè)國(guó)家發(fā)表的論文總量為2 256篇，占總發(fā)文量的72.66%，其他國(guó)家的發(fā)文量占27.34%。其中美國(guó)在該領(lǐng)域的發(fā)文量占主導(dǎo)地位，發(fā)表文章737篇，占總發(fā)文量的23.74%，約是中國(guó)的2倍，這在一定程度上顯示了美國(guó)在糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)變化研究中的積極性和實(shí)力。其次是中國(guó)，發(fā)文量為383篇，占總發(fā)文量的12.33%。英國(guó)發(fā)表文章269篇位居第三，澳大利亞以257篇位居第四，德國(guó)160篇位居第五，加拿大、西班牙、法國(guó)、荷蘭、西班牙分別發(fā)表文章118、94、85、84、69篇分別位居第六至第十位。

圖2 1995—2016年中國(guó)糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究趨勢(shì)Fig.2 Publication volume of domestic researches on food production system adapting to climate change from 1995 to 2016

圖3 1995—2016年糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究主要國(guó)家比較Fig.3 Publication volume of researches on food production system adapting to climate change in major countries from 1995 to 2016

針對(duì)發(fā)文量占據(jù)主要地位的前5個(gè)國(guó)家，對(duì)比其在糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究中的文獻(xiàn)相對(duì)產(chǎn)出率，分析各國(guó)在該領(lǐng)域中的競(jìng)爭(zhēng)力（圖4）。結(jié)果表明，美國(guó)在該研究領(lǐng)域文獻(xiàn)相對(duì)產(chǎn)出率一直在19%以上，遠(yuǎn)高于其他國(guó)家。2006年后隨著其他國(guó)家在該研究領(lǐng)域的興起，美國(guó)文獻(xiàn)相對(duì)產(chǎn)出率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但仍具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)在該研究領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)力呈現(xiàn)不斷增強(qiáng)趨勢(shì)，文獻(xiàn)相對(duì)產(chǎn)出率在2006年之前一直低于5%，競(jìng)爭(zhēng)力較低；2016年后文獻(xiàn)相對(duì)產(chǎn)出率達(dá)到19.73%，僅次于美國(guó)成為新生力量。澳大利亞和英國(guó)情況較為相似，呈高走低開，2002年之前其文獻(xiàn)相對(duì)產(chǎn)出率均值分別為14.54%和13.99%，僅次于美國(guó)，但2002年之后競(jìng)爭(zhēng)力不斷下降。德國(guó)的文獻(xiàn)相對(duì)產(chǎn)出率雖然呈上升態(tài)勢(shì)，但一直處于相對(duì)較低的水平，競(jìng)爭(zhēng)力較低。

圖4 1995—2016年糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究的主要國(guó)家文獻(xiàn)相對(duì)產(chǎn)出率Fig.4 The relative output rate of paper on food production system adapting to climate change in major countries from 1995 to 2016

針對(duì)發(fā)文量占據(jù)主要地位的前5個(gè)國(guó)家，進(jìn)一步對(duì)比其在糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究中的平均文獻(xiàn)引證指數(shù)（圖5），分析主要國(guó)家的創(chuàng)新性。結(jié)果表明，各國(guó)波動(dòng)性較強(qiáng)，但整體平均水平美國(guó)最高為46.86，其次是德國(guó)為34.92，英國(guó)均值為41.57，澳大利亞是29.93，中國(guó)相對(duì)較弱為19.07。美國(guó)在該領(lǐng)域的平均文獻(xiàn)引證指數(shù)相對(duì)較為平穩(wěn)，整體處于領(lǐng)先地位，英國(guó)、澳大利亞及德國(guó)在該領(lǐng)域的平均文獻(xiàn)引證指數(shù)起伏較大，英國(guó)平均引證指數(shù)在1995年、2004年及2005年處于領(lǐng)先位置，平均引證指數(shù)最高達(dá)到208；德國(guó)在1995年及2001年處于較高的水平，平均引證指數(shù)分別為216和137；澳大利亞則在2009年以110.70位居第一。

2.3 主要機(jī)構(gòu)研究力量對(duì)比

表1是1995—2016年糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究主要機(jī)構(gòu)的發(fā)文情況，發(fā)文量排名前10的研究機(jī)構(gòu)中有3個(gè)來自中國(guó)，3個(gè)來自美國(guó)，澳大利亞、法國(guó)、英國(guó)、荷蘭各1個(gè)，這10個(gè)研究機(jī)構(gòu)的發(fā)文量占全球總發(fā)文量的11.85%。其中，中國(guó)科學(xué)院是該領(lǐng)域發(fā)文量最多的研究機(jī)構(gòu)，占總發(fā)文量的3.32%，該機(jī)構(gòu)在本領(lǐng)域核心期刊發(fā)文始于1997年，其近3年（2014—2016年）的發(fā)文量占1995—2016年總發(fā)文量的40.78%。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)總發(fā)文量42篇位居第二，其最近3年發(fā)文量占比54.76%。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院發(fā)文量40篇位居第三，其第一篇核心文獻(xiàn)發(fā)表于2004年，但近3年發(fā)文量占總發(fā)文量比重最高為67.50%。起步很早（1995年甚至之前）的英國(guó)雷丁大學(xué)總發(fā)文量25篇，但近3年的發(fā)文量占比最低，僅占4%。

圖5 1995—2016年糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究的主要國(guó)家平均文獻(xiàn)引證指數(shù)Fig.5 The average citation index of published paper on food production system adapting to climate change in major countries from 1995 to 2016

表1 糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究論文發(fā)表排名前10的機(jī)構(gòu)Table 1 The number of published papers of top 10 institutions on food production system adapting to climate change

2.4 研究熱點(diǎn)及演變趨勢(shì)

關(guān)鍵詞能大致反映文章的研究?jī)?nèi)容，通過對(duì)文獻(xiàn)中關(guān)鍵詞的分析，可以大致反映出該領(lǐng)域的總體特征、研究熱點(diǎn)及重點(diǎn)方向。通過對(duì)糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究中主要研究機(jī)構(gòu)文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行詞頻分析，提煉出該領(lǐng)域主要的技術(shù)主題詞和近期技術(shù)主題詞（表2）。圖6可以看出，1995—2016年間，糧食生產(chǎn)適應(yīng)氣候變化研究領(lǐng)域中出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞有氣候變化（climate change）、作物產(chǎn)量（crop yield）、玉米（maize）、農(nóng)業(yè)（agriculture）、糧食安全（food security）、適應(yīng)（adaptation）、土地利用（land use）、作物模型（crop model）、溫度（temperature）、二氧化碳（carbon dioxide）、小麥（wheat）、生物能（bioenergy）、中國(guó)（China）、蒸散發(fā)（evapotranspiration）、干旱（drought）、水稻（rice）、物候（phenology）等。其中氣候變化出現(xiàn)頻次最高，出現(xiàn)了655次；其次為作物產(chǎn)量，出現(xiàn)了150次；玉米、農(nóng)業(yè)、適應(yīng)分別出現(xiàn)了147次、145次、115次。整體而言，目前糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究中側(cè)重于對(duì)主要糧食作物產(chǎn)量的適應(yīng)性研究。

表2 糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究主要機(jī)構(gòu)研究熱點(diǎn)分析Table 2 The research hotspot of major institutions on food production system adapting to climate change

圖6 1995—2016年糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究文獻(xiàn)關(guān)鍵詞詞頻分布Fig.6 The frequency of keywords of published paper on food production system adapting to climate change from 1995 to 2016

通過前期的對(duì)比分析，選取了中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院及荷蘭瓦赫寧根大學(xué)等主要研究機(jī)構(gòu)對(duì)研究熱點(diǎn)進(jìn)行分析（表2）。從主要技術(shù)主題詞看，中國(guó)科學(xué)院的研究中出現(xiàn)較多的高頻詞是氣候變化（climate change）出現(xiàn)28次，其次是中國(guó)（China）、農(nóng)業(yè)（agriculture），說明中國(guó)科學(xué)院研究主要關(guān)注中國(guó)農(nóng)業(yè)適應(yīng)氣候變化的相關(guān)研究。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院主要技術(shù)主題詞與中國(guó)科學(xué)院相比，除氣候變化、中國(guó)及農(nóng)業(yè)外，還比較關(guān)注糧食安全（food security），而荷蘭瓦赫寧根大學(xué)的主要技術(shù)主題詞除氣候變化、糧食安全、農(nóng)業(yè)之外，還重點(diǎn)研究作物模型（crop model）。從近期技術(shù)主題詞看，中國(guó)科學(xué)院研究中出現(xiàn)頻率最高的是物候（phenology），出現(xiàn)7次，其次是作物（crops）、土壤濕度（soil moisture）、水稻（paddy rice）、大豆（soybean）、產(chǎn)量差（yield gap）、氮肥（nitrogen fertilizer）、植物光合模型（VPM）等。而中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院詞頻較高的是東北平原（North China Plain），出現(xiàn)4次，其次是小麥（wheat）、干旱（drought）、區(qū)域響應(yīng)（regional response）等。荷蘭瓦赫寧根大學(xué)近期熱點(diǎn)詞主要是作物模型（crop model）、場(chǎng)景模擬（scenarios）、系統(tǒng)分析（system analysis）、估產(chǎn)（yield potential）、氮元素有效利用（nitrogen use efficiency）及溫室氣體（greenhouse gases）。綜上所述，“糧食安全”及“作物模型”是一直以來的研究核心，研究熱點(diǎn)從核心主題詞外延到作物物候、農(nóng)田系統(tǒng)、區(qū)域響應(yīng)、作物產(chǎn)量、產(chǎn)量差、生產(chǎn)潛力、溫室氣體、土壤濕度、生物碳及氮利用效率等。

2.5 研究機(jī)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性分析

從表3可以看出糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究領(lǐng)域中主要研究機(jī)構(gòu)間均有不同程度的合作研究，研究?jī)?nèi)容上也不盡相同。該領(lǐng)域中中國(guó)科學(xué)院與中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院的合作研究最多，主要集中在適應(yīng)（adaptation）、氣候變暖（climate warming）、影響（impact）、物候（phenology）、碳匯（carbon sequestration）、華南地區(qū)（South China）等熱點(diǎn)研究，其中“適應(yīng)”出現(xiàn)的次數(shù)最多為9次，其次為氣候變化、影響。中國(guó)科學(xué)院與美國(guó)伊利諾伊大學(xué)也有較多的合作交流，主要是生物能（bioenergy）、生物量（biomass）、土地利用變化（land use change）、氮肥（nitrogen fertilizer）、全球變暖（global warming）、作物（crop）、熱量脅迫（heat stress）等方面，其中關(guān)鍵詞詞頻較高的是生物能（8次），其次是生物量和土地利用變化。中國(guó)科學(xué)院與美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究所的合作較多地集中在溫室氣體（greenhouse gas）、作物生長(zhǎng)模型（crop growth model）、土壤侵蝕（soil erosion）、水分脅迫（water stress）、蒸騰作用（transpiration）及碳足跡（carbon footprint）研究方向，其中詞頻最高的為溫室氣體（4次）和作物生長(zhǎng)模型。相比較而言，其他研究機(jī)構(gòu)之間的相互合作較少，中國(guó)科學(xué)院與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)在本領(lǐng)域的合作主要是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)模型（APSIM）及土壤濕度（soil moisture），中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)與美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究所之間的合作研究多是馬鈴薯（potato）、土壤溫度（soil temperature）及氣體交換（gas exchange）的相關(guān)研究，美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究所與伊利諾伊大學(xué)的合作研究主要有光合作用（photosynthesis）、CO2濃度及亞洲稻（oryza sativa）等。

表3 糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究主要機(jī)構(gòu)合作研究矩陣Table 3 The cooperation matrix of major institutions on food production system adapting to climate change

表4是糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究中主要研究機(jī)構(gòu)研究相似度矩陣，其中相似度取值越小表示研究重疊越少，取值越大表示相關(guān)性越強(qiáng)。發(fā)文量排名前5的研究機(jī)構(gòu)中，中國(guó)國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)之間的研究相似度比與國(guó)際研究機(jī)構(gòu)的研究相似度整體偏高，其中中國(guó)科學(xué)院與中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院的研究相似度最高為0.67，其次是中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，研究相似度為0.45，中國(guó)科學(xué)院與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研究相似度為0.43。美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究所與我國(guó)各研究機(jī)構(gòu)之間的研究相似度比伊利諾伊大學(xué)高，與中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究相似度最高為0.29，其次為中國(guó)科學(xué)院是0.27，與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研究相似度為0.27。伊利諾伊大學(xué)與其他各研究機(jī)構(gòu)的研究相似度都偏低，在0.15～0.13之間。綜上所述，中國(guó)國(guó)內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)間的研究相似度比其他國(guó)外機(jī)構(gòu)要高。

表4 糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究中主要研究機(jī)構(gòu)研究相似度矩陣Table 4 The similarity matrix of major institutions on food production system adapting to climate change

3 結(jié)論與展望

糧食生產(chǎn)是人類生存發(fā)展的重要基礎(chǔ)，由于受到氣候變化的影響，近年來糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究成為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題，有關(guān)氣候變化對(duì)糧食生產(chǎn)系統(tǒng)的影響研究也取得了許多重要成果。通過對(duì)糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化領(lǐng)域研究論文的定量分析，得出以下結(jié)論：（1）從發(fā)文量、文獻(xiàn)相對(duì)產(chǎn)出率、平均引證指數(shù)來看，1995—2016年全球發(fā)文量呈現(xiàn)整體上升趨勢(shì)，2012年之后處于較高發(fā)展水平。美國(guó)是該領(lǐng)域的產(chǎn)出大國(guó)，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和領(lǐng)先地位。中國(guó)后期發(fā)展速度較快，發(fā)文量及文獻(xiàn)相對(duì)產(chǎn)出率躍居全球第二位，但平均引證指數(shù)與美國(guó)之間仍有較大的差距，創(chuàng)新性有待增強(qiáng)。（2）從發(fā)文量來看，中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院、美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究所、伊利諾伊大學(xué)等機(jī)構(gòu)的糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究論文綜合發(fā)文量較高。（3）從研究熱點(diǎn)分析，研究的熱點(diǎn)從氣候變化、農(nóng)業(yè)、糧食安全等較為宏觀的層面轉(zhuǎn)向作物物候、土壤、生物碳、植物光合作用等較為微觀的研究。（4）從機(jī)構(gòu)間研究合作看，各個(gè)研究機(jī)構(gòu)之間均存在不同程度的合作研究，研究?jī)?nèi)容不一。相比較而言，中國(guó)國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)之間的研究相似度要高于與國(guó)際研究機(jī)構(gòu)之間的合作，其中中國(guó)科學(xué)院與中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院之間的研究相似度高達(dá)0.67，而中國(guó)科學(xué)院與伊利諾伊大學(xué)之間的研究相似度僅0.18。

糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化研究由于其復(fù)雜性、系統(tǒng)性和綜合性，也面臨很多理論、技術(shù)方法和集成分析的問題，未來還需要綜合多學(xué)科、多方法、多模型進(jìn)行集成研究，可重點(diǎn)在以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究：（1）研究氣候變化（溫度、降水、極端氣候等）、品種、社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素等對(duì)糧食生產(chǎn)系統(tǒng)的影響機(jī)理及其影響份額。通過對(duì)研究熱點(diǎn)分析發(fā)現(xiàn)，雖然目前已開展了許多相關(guān)研究，但多是分析氣候變化因素對(duì)糧食生產(chǎn)系統(tǒng)的影響分析，缺少綜合各類因素的影響機(jī)理及影響份額研究。通過定量解析氣候變化與品種、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素對(duì)糧食生產(chǎn)系統(tǒng)影響的貢獻(xiàn)份額，為糧食生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)氣候變化的適應(yīng)調(diào)控途徑和技術(shù)優(yōu)化模式提供有力支撐。（2）針對(duì)不同糧食生產(chǎn)區(qū)制定糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化的應(yīng)對(duì)體系。中國(guó)幅員遼闊，氣候類型多樣，對(duì)氣候變化的敏感程度、響應(yīng)和適應(yīng)能力有所不同。雖然從研究熱點(diǎn)分析看，目前研究熱點(diǎn)區(qū)域從“全國(guó)”區(qū)域研究深入到“東北”等糧食主產(chǎn)區(qū)，但并未形成完整的適應(yīng)體系，因此需要針對(duì)不同區(qū)域的特點(diǎn)從作物種植結(jié)構(gòu)、種植制度、作物品種、農(nóng)業(yè)技術(shù)、田間管理等方面綜合制定適應(yīng)體系，確保糧食安全。（3）建立綜合評(píng)價(jià)體系。糧食生產(chǎn)系統(tǒng)在適應(yīng)環(huán)境變化的過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來一定的影響，如氣候變化對(duì)東北地區(qū)水稻生產(chǎn)具有促進(jìn)作用，生長(zhǎng)期積溫增高，生育期延長(zhǎng)，播種面積增加［18］，但在水稻擴(kuò)張中侵占了大量濕地，對(duì)東北地區(qū)生態(tài)環(huán)境造成破壞［19］。氣候變化使得華北地區(qū)干旱加重［20］，同時(shí)溫度增高會(huì)使得華北地區(qū)復(fù)種指數(shù)升高，一年兩熟制北界在華北平原北部北移［21-22］，灌溉用水需求在不斷增加，一方面造成華北地區(qū)水資源危機(jī)，另一方面可能使華北平原的致命熱浪加重，影響人類生活［23］。因此應(yīng)該研究如何合理地建立綜合評(píng)價(jià)體系，對(duì)糧食生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化過程進(jìn)行多方面綜合評(píng)估，避免在保證糧食安全過程中造成的生態(tài)破壞，實(shí)現(xiàn)氣候變化背景下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。