基于文獻(xiàn)計(jì)量的黃河流域農(nóng)田灌排研究現(xiàn)狀

陸紅飛，齊學(xué)斌，喬冬梅*，李 霞，白芳芳，趙宇龍，韓 洋，龐 穎

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)田灌溉研究所，河南 新鄉(xiāng) 453002；2. 河南省桐柏縣水利局，河南 南陽(yáng)474750）

0 引 言

黃河是中華民族的母親河，中華民族的崛起離不開(kāi)黃河流域的健康發(fā)展。目前，黃河流域34 個(gè)地級(jí)市的環(huán)境和生態(tài)發(fā)展嚴(yán)重制約著黃河流域中游城市的高質(zhì)量發(fā)展[1]。2019 年9 月習(xí)近平總書(shū)記提出“黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展”，要大力發(fā)展節(jié)水產(chǎn)業(yè)和技術(shù)，大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水，實(shí)施全社會(huì)節(jié)水行動(dòng)，推動(dòng)用水方式由粗放向節(jié)約集約轉(zhuǎn)變[2]。諸多學(xué)者也從不同角度為黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展建言獻(xiàn)策。張紅武[3]提出實(shí)施西線(xiàn)南水北調(diào)與藏水外調(diào)工程，以解決黃河流域和華北地區(qū)水資源緊缺狀況與生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重退化的問(wèn)題。路瑞等[4]提出適時(shí)調(diào)整山東、河南、內(nèi)蒙古等農(nóng)田灌溉用水比重較高、畝均灌溉用水量較大的省區(qū)的農(nóng)業(yè)種植面積。王金南[5]提出實(shí)施包括黃河干流和主要支流在內(nèi)的全流域水資源統(tǒng)一調(diào)度，減少用水總量。可見(jiàn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展已經(jīng)引起廣泛關(guān)注。

【研究意義】黃河流域水資源不足、干旱頻發(fā)[6]，水資源供需矛盾突出[7]，灌溉是制約糧食安全最主要的因素之一[8]。但多年不合理的灌溉施肥導(dǎo)致部分灌區(qū)地下水位抬升，土壤鹽分累積，嚴(yán)重制約了黃河流域農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。此外，農(nóng)業(yè)用水逐漸向非農(nóng)部門(mén)轉(zhuǎn)移，減少了灌溉水量，對(duì)我國(guó)糧食安全構(gòu)成極大威脅[9]。但仍有不少地區(qū)在汛期遭遇較大降雨或暴雨襲擊時(shí)，發(fā)生內(nèi)澇和漬害，排水設(shè)施的建設(shè)是保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一項(xiàng)基本措施。雖然我國(guó)灌溉排水技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但灌溉水利用系數(shù)、水質(zhì)水量控制、排水工程等方面與國(guó)外仍存在較大差距；黃河流域由于干旱缺水、水中鹽分高，對(duì)灌溉排水技術(shù)的需求更加迫切。

【研究進(jìn)展】基于文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，采用大數(shù)據(jù)[10-11]分析，將科學(xué)研究熱點(diǎn)、學(xué)者（機(jī)構(gòu)）合作關(guān)系可視化，成為當(dāng)前各科學(xué)研究的重要手段之一。鄭健等[12]以Web of Science（WOB）數(shù)據(jù)庫(kù)中的論文對(duì)國(guó)際非充分灌溉技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析，認(rèn)為非充分灌溉的研究區(qū)域主要集中在干旱和半干旱地區(qū)。丁新軍等[13]基于中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）與WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)研究了國(guó)內(nèi)外暗管排水的研究熱點(diǎn)，認(rèn)為排水管理、工程技術(shù)、農(nóng)藝措施等均是暗管排水未來(lái)的研究熱點(diǎn)；金菊良等[14]分析了水文水資源學(xué)家陳守煜先生學(xué)術(shù)研究的知識(shí)圖譜。此外，前人通過(guò)分析文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，針對(duì)水-糧食-能源關(guān)聯(lián)系統(tǒng)[15]、水生態(tài)環(huán)境[16]、重金屬污染土壤修復(fù)[17]等總結(jié)研究熱點(diǎn)，并對(duì)未來(lái)相應(yīng)學(xué)科的發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測(cè)。基于黃河流域研究的戰(zhàn)略地位和迫切需求，有必要對(duì)黃河流域農(nóng)田灌溉排水技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)和研究熱點(diǎn)進(jìn)行分析和探索。

【切入點(diǎn)】以往通過(guò)查閱文獻(xiàn)的方式掌握最新的灌溉排水技術(shù)和理論，存在著時(shí)間和空間上的缺失，不具有連續(xù)性和完整性，而且主要研究機(jī)構(gòu)（研究者）之間的合作情況鮮有涉及?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】針對(duì)黃河流域近20 a 的科學(xué)研究，采用科學(xué)計(jì)量的方法，依據(jù)CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)計(jì)作者、發(fā)表單位、發(fā)表時(shí)間、期刊名等信息，形成數(shù)據(jù)集；借助VOSviewer 和COOC4.1 工具，對(duì)2000―2019 年CNKI 期刊數(shù)據(jù)庫(kù)中關(guān)于黃河流域農(nóng)田灌溉和排水的論文進(jìn)行可視化分析，分析黃河流域農(nóng)田灌溉和排水研究的前沿與熱點(diǎn)，為科技工作者開(kāi)展研究提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文采用中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫(kù)（期刊-所有期刊），研究時(shí)段為2000―2019 年，檢索時(shí)間為2020年3 月27 日；將研究領(lǐng)域劃分為2 個(gè)研究方向：灌溉和排水，分別在CNKI 中的專(zhuān)業(yè)檢索中檢索。

“灌溉”檢索式為篇名（TI）=（'灌溉'+'滴灌'+'漫灌'+'噴灌'+'淹灌'+'地面灌'+'微灌'+'微潤(rùn)灌'）or 關(guān)鍵詞（KY）=（'灌溉'+'滴灌'+'漫灌'+'噴灌'+'淹灌'+'地面灌'+'微灌'+'微潤(rùn)灌'）；“排水”檢索式為：TI=（'排水'）and 主題（SU）=（'農(nóng)田'+'稻田'+'麥田'+'玉米田'+'棉田'+'鹽堿地'+'耕地'+'蔬菜'+'土壤鹽漬化'+'鹽漬化土壤'）or KY=（'暗管排水'+'澇漬'+'淹澇'+'控制排水'+'控制灌排'+'農(nóng)田排水'）and TI=（'農(nóng)田'+'水稻'+'小麥'+'玉米'+'棉花'+'番茄'+'作物'+'蔬菜'+'西紅柿'+'辣椒'+'花生'+'大豆'）。

進(jìn)一步在結(jié)果中檢索全文（FT）=（'黃河流域'+'河套灌區(qū)'+'引黃灌區(qū)'+'銀南灌區(qū)'+'汾河灌區(qū)'+'引沁灌區(qū)'+'人民勝利渠灌區(qū)'+'趙口灌區(qū)'+'中牟縣灌區(qū)'+'大功灌區(qū)'+'韓董莊灌區(qū)'+'南小堤灌區(qū)'+'彭樓灌區(qū)'+'關(guān)中平原'+'渭河'+'汾河'+'湟水'+'清水河'+'無(wú)定河'+'窟野河'+'白河'+'黑河'+'洮河'+'大黑河'+'洛河'+'沁河'+'金堤河'+'大汶河'+'扎陵湖'+'鄂陵湖'+'東平湖'+'北岸灌區(qū)'+'位山灌區(qū)'+'青銅峽灌區(qū)'+'銀北灌區(qū)'），得到黃河流域灌溉和排水論文信息，選擇所有文獻(xiàn)-導(dǎo)出參考文獻(xiàn)-選擇EndNote 格式，保存后導(dǎo)入EndNote X7。同時(shí)在知網(wǎng)上下載論文數(shù)量、學(xué)科分布、期刊、關(guān)鍵詞、發(fā)文機(jī)構(gòu)、基金項(xiàng)目、高被引論文等信息。

1.2 研究方法

在EndNote X7 中將所有黃河流域農(nóng)田灌溉方面的論文信息按年份劃分。灌溉方面的論文分為2 個(gè)階段進(jìn)行分析。①2000―2009 年（共計(jì)1 018 篇）：設(shè)定關(guān)鍵詞詞頻≥5，得到120 個(gè)關(guān)鍵詞，作者頻次≥2，得到372 位作者；設(shè)定機(jī)構(gòu)頻次≥5，得到101 個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。②2010―2019 年（共計(jì)1 904 篇）：設(shè)定關(guān)鍵詞詞頻≥7，得到153 個(gè)關(guān)鍵詞；設(shè)定作者頻次≥4，得到180 位作者；設(shè)定機(jī)構(gòu)頻次≥5，得到90 個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。因排水方面的論文較少（共計(jì)92 篇），僅分析2000―2019 年排水論文關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)、作者合作網(wǎng)絡(luò)、機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)。設(shè)定關(guān)鍵詞詞頻≥2，得到48 個(gè)關(guān)鍵詞進(jìn)行分析；設(shè)定作者頻次≥2，得到47 位作者進(jìn)行分析；設(shè)定機(jī)構(gòu)頻次≥1，得到120 個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。

采用VOSviewer 制作關(guān)鍵詞和作者知識(shí)圖譜；采用 COOC4.10 對(duì)機(jī)構(gòu)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，采用Excel2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃河流域農(nóng)田灌溉和排水論文數(shù)量分布

圖1 為2000―2019 年農(nóng)田灌溉和排水論文數(shù)量分布情況。

圖1 2000―2019 年農(nóng)田灌溉和排水論文數(shù)量分布 Figure 1 Distribution of papers on farmland irrigation and drainage from 2000 to 2019

從圖1 可以看出，2000―2019 年，黃河流域農(nóng)田灌溉方面的論文數(shù)量呈先波動(dòng)上升后降低趨勢(shì)，年均發(fā)文量為146 篇，2016 年發(fā)文量最多，達(dá)235 篇；而黃河流域農(nóng)田排水方面的論文數(shù)量處于周期性變化，每4～6 年有一次起伏變化，年均發(fā)文量為6 篇左右，2012 年發(fā)文量最多，僅為13 篇，可見(jiàn)排水方面的學(xué)術(shù)成果遠(yuǎn)少于灌溉方面的。

2.2 黃河流域灌溉和排水論文學(xué)科分布和主要發(fā)文期刊

黃河流域2000―2019 年農(nóng)田灌溉和排水論文的學(xué)科分布如圖2 所示。從圖2 可以看出，黃河流域灌溉和排水的主要學(xué)科均為農(nóng)業(yè)工程、作物、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境，其中農(nóng)業(yè)工程的占比分別為59%和56%；灌溉涉及的學(xué)科比排水多，如蔬菜、瓜果、草學(xué)、林學(xué)等，但灌溉學(xué)科與排水學(xué)科存在明顯的區(qū)別，如生態(tài)和法學(xué)等。

圖2 2000―2019 年農(nóng)田灌溉和排水中文論文的學(xué)科分布 Fig. 2 Subject distributions of Chinese papers on farmland irrigation and drainage from 2000 to 2019

黃河流域農(nóng)田灌溉和排水研究論文發(fā)表最多的期刊（前10）排序如圖3 所示。由圖3（a）可知，黃河流域灌溉方面的論文主要發(fā)表在《節(jié)水灌溉》、《灌溉排水學(xué)報(bào)》、《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》、《內(nèi)蒙古水利》、《中國(guó)農(nóng)村水利水電》等，分別為170、135、110、106、99 篇，黃河流域沿線(xiàn)省級(jí)刊物如《河南水利與南水北調(diào)》、《陜西水利》、《山西水利》等發(fā)文量也較多。由圖3（b）可知，黃河流域排水方面的論文主要發(fā)表在《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》、《灌溉排水學(xué)報(bào)》、《水利學(xué)報(bào)》、《內(nèi)蒙古水利》、《中國(guó)農(nóng)村水利水電》等，發(fā)文量分別為14、11、5、4、4 篇，其他刊物如《排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)》、《河南水利與南水北調(diào)》等也有少量發(fā)文?？傮w來(lái)看，《節(jié)水灌溉》、《灌溉排水學(xué)報(bào)》、《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》是發(fā)表黃河流域灌溉和排水方面研究論文的主要刊物。

圖3 黃河流域農(nóng)田灌溉和排水研究中文論文發(fā)表最多的期刊 Fig. 3 The most published journals of Chinese papers on farmland irrigation and drainage in the Yellow River Basin

2.3 主要發(fā)文機(jī)構(gòu)和基金項(xiàng)目

黃河流域農(nóng)田灌溉研究論文發(fā)表最多的機(jī)構(gòu)和主要基金項(xiàng)目（前10）如表1 所示。由表1 可知，2000—2019 年發(fā)文最多的機(jī)構(gòu)包括西北農(nóng)林科技大學(xué)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、寧夏大學(xué)、甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)等，發(fā)文占比分別為6.64%、3.59%、2.60%、2.22%、1.75%，說(shuō)明黃河流域農(nóng)田灌溉的研究主要集中在地處黃河流域內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)，河海大學(xué)、武漢大學(xué)等國(guó)內(nèi)農(nóng)田水利重點(diǎn)高校發(fā)文量也較高。論文資助方主要有國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家科技支撐計(jì)劃（863）、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（973）等，資助論文數(shù)量分別為480、486、98 篇，說(shuō)明黃河流域農(nóng)田灌溉研究項(xiàng)目主要由國(guó)家層面的資金資助。黃河流域農(nóng)田排水研究中文論文發(fā)表最多的機(jī)構(gòu)和主要基金項(xiàng)目（前10）如表2 所示。由表2 可知，2000—2019 年發(fā)文最多的機(jī)構(gòu)包括西安理工大學(xué)、武漢大學(xué)、河海大學(xué)等，發(fā)文量分別為16、15、10 篇。主要資助方為國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目，資助的論文數(shù)量分別為41、23 篇。

表1 黃河流域農(nóng)田灌溉研究中文論文發(fā)表最多的機(jī)構(gòu)和主要基金項(xiàng)目 Table 1 Institutions and major fund projects with the most published papers on farmland irrigation research in the Yellow River Basin

表2 黃河流域農(nóng)田排水研究中文論文發(fā)表最多的機(jī)構(gòu)和主要基金項(xiàng)目 Table 2 Institutions and major fund projects with the most published papers on farmland drainage research in the Yellow River Basin

表3 2000―2019 年黃河流域農(nóng)田灌溉和排水領(lǐng)域引用排名前5 的論文信息 Table 3 Top 5 papers cited in the field of farmland irrigation and drainage in the Yellow River Basin from 2000 to 2019

2.4 研究熱點(diǎn)分析

2.4.1 高被引論文

從中國(guó)知網(wǎng)抽取了2000―2019 年黃河流域農(nóng)田灌溉領(lǐng)域引用排名前50 和排水領(lǐng)域前10 的論文，限于篇幅列出了前5 的論文信息，見(jiàn)表3。由表3 可知，灌溉領(lǐng)域50 篇論文的平均引用次數(shù)為105，平均下載量為1203，主要發(fā)表在《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》、《灌溉排水學(xué)報(bào)》、《水科學(xué)進(jìn)展》、《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)》、《節(jié)水灌溉》、《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)》、《水利學(xué)報(bào)》等期刊上，刊文量分別為16、7、3、3、2、2 篇；被引前20 的論文研究?jī)?nèi)容主要集中在作物需水量、節(jié)水灌溉技術(shù)、膜下滴灌、非常規(guī)水灌溉、水肥（鹽）運(yùn)移等方面。排水領(lǐng)域10 篇論文的平均引用次數(shù)為40，平均下載量為711，主要發(fā)表在《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》、《水利學(xué)報(bào)》、《灌溉排水學(xué)報(bào)》等期刊上，刊文量分別為7、5、3篇；被引前10 的論文研究?jī)?nèi)容主要集中在暗管排水、控制排水、DRAINMOD、土壤鹽分等方面，這些論文對(duì)于農(nóng)田排水排鹽的研究具有重要參考價(jià)值。

2.4.2 關(guān)鍵詞和作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

從圖4（a）可以看出，2000―2009 年，黃河流域農(nóng)田灌溉研究熱點(diǎn)包括：①節(jié)水灌溉，主要研究農(nóng)田節(jié)水灌溉的技術(shù)、對(duì)策、管理方法和存在的主要問(wèn)題以及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展；②灌區(qū)管理與發(fā)展，主要研究用水戶(hù)（農(nóng)民）的灌水量和水價(jià)、灌溉效益、渠道防滲、井渠結(jié)合以及灌水技術(shù)的推廣與應(yīng)用（微灌、噴灌等）；③引黃灌溉，主要研究大型灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)、渠道建設(shè)以及節(jié)水灌溉技術(shù)；④膜下滴灌，主要研究玉米、小麥的產(chǎn)量和水分利用效率，并結(jié)合數(shù)值模擬的方法進(jìn)行研究；⑤咸水灌溉，主要研究咸水（微咸水）在農(nóng)田中的應(yīng)用，主要關(guān)注農(nóng)田排水、地下水、水環(huán)境等；⑥其他，包括灌溉制度、鹽堿地改良、水土保持、節(jié)水工程和措施等。內(nèi)蒙古、甘肅、山西等是熱點(diǎn)地區(qū)，位山灌區(qū)、寶雞峽灌區(qū)等是熱點(diǎn)灌區(qū)。

2010―2019 年（圖4（b）），黃河流域農(nóng)田灌溉研究熱點(diǎn)包括：①節(jié)水灌溉，主要研究農(nóng)田節(jié)水灌溉的技術(shù)、對(duì)策、管理方法和問(wèn)題，重點(diǎn)關(guān)注高效節(jié)水、技術(shù)模式的應(yīng)用與發(fā)展、農(nóng)田水利和節(jié)水措施等；②灌區(qū)管理與發(fā)展，主要研究灌區(qū)水量測(cè)算、作物需水量的變化、種植結(jié)構(gòu)和灌區(qū)發(fā)展的影響因素，特別關(guān)注氣候變化的影響和遙感技術(shù)在灌區(qū)的應(yīng)用；③引黃灌溉，主要研究黃河流域的水資源、灌區(qū)節(jié)水改造、井渠結(jié)合灌溉、地下水的變化等；④滴灌和膜下滴灌，主要研究玉米、小麥、枸杞、番茄、大豆、葡萄、苜蓿等作物的產(chǎn)量、水分利用效率、品質(zhì)等，重點(diǎn)關(guān)注作物耗水規(guī)律、水分生產(chǎn)率、作物系數(shù)等；⑤非常規(guī)水的利用，主要研究咸水（微咸水）灌溉、污水灌溉，主要關(guān)注水鹽運(yùn)移、地下水埋深等。河套灌區(qū)、位山灌區(qū)、汾河灌區(qū)、涇惠渠灌區(qū)、河西走廊等是主要研究區(qū)域。

從圖5 可以看出，2010―2019 年黃河流域農(nóng)田排水研究熱點(diǎn)包括：①控制排水，主要研究農(nóng)田排水量和氮磷流失等；②暗管排水，主要應(yīng)用于鹽堿地改良，重點(diǎn)關(guān)注土壤鹽分的變化；③排水管理，主要包括排水系統(tǒng)和排水工程的設(shè)計(jì)以及排水再利用，減輕澇漬對(duì)作物的傷害；④模型研究，主要采用Drainmod模型研究地下水位、土壤氮素、作物產(chǎn)量等。河套灌區(qū)、銀南灌區(qū)、平原河網(wǎng)地區(qū)等是重點(diǎn)研究區(qū)域；水稻、棉花、小麥等是主要研究作物類(lèi)型。

圖4 2000―2020 年灌溉研究熱點(diǎn) Fig.4 Irrigation research hotspots in 2000-2020

圖5 2000―2020 年排水研究熱點(diǎn) Fig.5 Drainage research hotspots in 2000―2020

2.4.3 發(fā)文機(jī)構(gòu)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

通過(guò)繪制了2000―2019 年黃河流域農(nóng)田灌溉領(lǐng)域的主要研究機(jī)構(gòu)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)（圖略），2000―2009 年，黃河流域農(nóng)田灌溉的研究主要以流域內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)為主，如西北農(nóng)林科技大學(xué)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、黃河水利委員會(huì)、灌區(qū)管理局等；機(jī)構(gòu)間合作度較低，僅部分單位間合作密切（圖6（a）），如武漢大學(xué)-內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、寧夏大學(xué)-寧夏農(nóng)林科學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院-西北農(nóng)林科技大學(xué)-中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所、華北水利水電學(xué)院-山東省水利廳等。而2010―2019年，黃河流域農(nóng)田灌溉領(lǐng)域的主要研究機(jī)構(gòu)與2000―2009 年基本相似，但也涌現(xiàn)了一批新的機(jī)構(gòu)，例如塔里木大學(xué)、北京師范大學(xué)、揚(yáng)州大學(xué)等；機(jī)構(gòu)間合作更加密切（圖6（b）），以武漢大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院、西北農(nóng)林科技大學(xué)、內(nèi)蒙古大學(xué)、寧夏大學(xué)、中國(guó)水利水電研究院為核心機(jī)構(gòu)，河海大學(xué)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)、新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)、西安理工大學(xué)、塔里木大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所、內(nèi)蒙古河套灌區(qū)管理局等機(jī)構(gòu)參與合作，說(shuō)明黃河流域的農(nóng)田灌溉研究更加注重多單位協(xié)作與交流。

圖6 灌溉研究機(jī)構(gòu)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) Fig.6 Co-occurrence network of irrigation research institutions

2000—2019 年黃河流域農(nóng)田排水領(lǐng)域的主要研究機(jī)構(gòu)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)如圖7 所示。由圖7 可知，主要研究機(jī)構(gòu)間的合作并不緊密，僅有1/2 左右的機(jī)構(gòu)間有合作；其中以中國(guó)水利水電科學(xué)研究院、西安理工大學(xué)、寧夏大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院為核心研究機(jī)構(gòu)，與武漢大學(xué)、寧夏水文局、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所、河北省土地整理服務(wù)中心等機(jī)構(gòu)展開(kāi)合作，說(shuō)明排水方面的研究主要集中在少部分機(jī)構(gòu)，而且合作度較低。

3 結(jié)論與展望

3.1 主要結(jié)論

1）2000—2019 年，黃河流域農(nóng)田灌溉方面的論文數(shù)量遠(yuǎn)超農(nóng)田排水方面的，前者是后者的31 倍之多，形成“重灌輕排”的局面。黃河流域干旱少雨，大中型灌區(qū)均以引黃灌溉為主。2016 年后，灌溉方面的論文數(shù)量呈降低趨勢(shì)，2012 年后排水論文數(shù)量也處于較低水平，可能與近年來(lái)科研項(xiàng)目數(shù)量的減少有關(guān)。國(guó)家級(jí)項(xiàng)目是黃河流域農(nóng)田灌溉和排水研究的主要資金來(lái)源，需要國(guó)家主管部門(mén)持續(xù)穩(wěn)定支持黃河流域農(nóng)田灌溉和排水的科學(xué)研究，同時(shí)地方政府也要重視灌區(qū)的發(fā)展，解決農(nóng)田灌溉和排水實(shí)際的關(guān)鍵問(wèn)題。

圖7 排水研究機(jī)構(gòu)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) Fig.7 Co-occurrence network of drainage research institutions

2）黃河流域農(nóng)田灌溉研究以節(jié)水灌溉、灌區(qū)管理為主，其中引黃灌區(qū)是最主要的研究對(duì)象，滴灌（膜下滴灌）、噴灌等是應(yīng)用最廣泛的灌溉技術(shù)；非常規(guī)水（微咸水、再生水等）在農(nóng)田中的應(yīng)用研究逐漸興起，并且井渠結(jié)合灌溉也成為解決部分地區(qū)地下水位抬升、土壤鹽漬化的重要方案。

3）黃河流域農(nóng)田排水研究以暗管排水和控制排水為主，是鹽堿地改良的研究重點(diǎn)，氮素流失導(dǎo)致的面源污染問(wèn)題備受關(guān)注；一些新方法新方案也逐漸涌現(xiàn)，如太陽(yáng)能暗管排水[18]、排水再利用[19]等。此外，黃河下游灘區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的編制為洪水調(diào)度決策和灘區(qū)避洪轉(zhuǎn)移、農(nóng)田排澇除漬等提供了重要技術(shù)參考[20]；采用ArcGIS 軟件對(duì)暗管排水工程進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，可以提高效率[21]。

4）高校和科研院所是黃河流域從事農(nóng)田灌溉和排水研究的主力軍。農(nóng)田灌溉方面研究的主要機(jī)構(gòu)是西北農(nóng)林科技大學(xué)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、寧夏大學(xué)等，農(nóng)田排水方面研究的主要機(jī)構(gòu)是西安理工大學(xué)、武漢大學(xué)、河海大學(xué)等，不斷有新的機(jī)構(gòu)開(kāi)展灌溉和排水方面的研究。高產(chǎn)作者、高被引論文等主要來(lái)自上述主要科研機(jī)構(gòu)，并且機(jī)構(gòu)之間、作者之間的合作在不斷增強(qiáng)，但排水研究的合作度弱于灌溉研究。許多合作機(jī)構(gòu)局限在小區(qū)域內(nèi)，如寧夏地區(qū)、陜西地區(qū)等。

3.2 展 望

1）黃河流域農(nóng)業(yè)灌溉生態(tài)環(huán)境問(wèn)題是近年出現(xiàn)的新問(wèn)題和新挑戰(zhàn)。如河套灌區(qū)排水系統(tǒng)中的微塑料污染問(wèn)題[22]，黃河流域上游灌溉施肥引起的土壤CO2和N2O 排放[23]，黃河中下游多數(shù)主要支流的水質(zhì)均較差[24]，可見(jiàn)，灌區(qū)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題比較突出，應(yīng)加強(qiáng)關(guān)注黃河流域農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。同時(shí)需要加強(qiáng)干支流水環(huán)境與水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)、推進(jìn)水資源節(jié)約集約利用；注重灌區(qū)生態(tài)需水，避免植被消失、土地荒漠化，如在非灌溉期，荒地地下水和海子耗水較多，應(yīng)給海子補(bǔ)水[25]等。

2）加強(qiáng)節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究以及與之相適應(yīng)的灌排設(shè)施建設(shè)。研發(fā)經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)水灌溉裝備，進(jìn)而不斷提高灌溉水利用效率。黃河流域農(nóng)業(yè)灌溉用水占91%左右，且用水方式比較粗放，浪費(fèi)較為嚴(yán)重[26]。需積極探索節(jié)水灌溉的新方法、新途徑，才能將節(jié)水技術(shù)迅速推廣，促進(jìn)黃河灌區(qū)節(jié)水灌溉的新發(fā)展。同時(shí)也應(yīng)把暗管排水工程置于灌溉排水配套規(guī)劃的大格局中統(tǒng)籌規(guī)劃[27]。

3）加強(qiáng)渠道疏浚、減少輸水損失。黃河水含沙量高，容易引起河道淤積，降低河道過(guò)流能力，嚴(yán)重影響輸水效率，引黃灌溉時(shí)需加強(qiáng)渠道疏浚，上游地區(qū)加強(qiáng)水庫(kù)排沙[28]，同時(shí)加強(qiáng)水土保持工程的建設(shè)和管理。實(shí)行中上游防風(fēng)固沙、保水固堤、調(diào)水調(diào)沙，下游及引黃灌區(qū)疏浚河道、減少滲漏、合理調(diào)配，從供給方到需求端進(jìn)行全流程科學(xué)管理，保障灌區(qū)用水。

4）氣候變化對(duì)黃河流域水資源調(diào)控的影響不容忽視。水資源決策調(diào)控是水資源管理的核心和落腳點(diǎn)[29]，尤其是當(dāng)下黃河流域可供利用的水資源量正逐漸減少，水資源的調(diào)配關(guān)系著真?zhèn)€流域農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)1958—2015 年黃河流域夏季降水量總體呈減少趨勢(shì)，尤其在河套北部有顯著減少趨勢(shì)[30]。1960—2017 年黃河流域春、夏和秋季極端高溫天氣日數(shù)在大多數(shù)地區(qū)呈增加趨勢(shì)，而冬季極端高溫天氣日數(shù)在整個(gè)研究區(qū)均呈增加趨勢(shì)，最顯著的區(qū)域集中在黃河中游大部分地區(qū)[31]。比如干旱程度每提高一個(gè)等級(jí)，上游青銅峽灌區(qū)、河套灌區(qū)灌溉需水量平均增加約1.04 億m3，中游汾河灌區(qū)、渭河灌區(qū)需水量增加約2.19 億m3，下游引黃灌區(qū)需水量增加約6.22 億m3[7]。因此，有必要開(kāi)展氣候變化條件下黃河流域水資源的優(yōu)化配置與調(diào)控研究，為水資源的區(qū)域均衡發(fā)展提供保障。

5）切實(shí)推行水價(jià)改革，完善水權(quán)交易。2018 年，黃河流域九省區(qū)水資源總量為5 900.4 億m3，占全國(guó)水資源總量的21.49%[32]，但水資源承載力均未達(dá)到可承載水平，空間差異性明顯[33]。水資源的不足需要持續(xù)推行農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革，并完善與推廣黃河流域水權(quán)交易機(jī)制，從而讓有限的水資源轉(zhuǎn)變成最大的生產(chǎn)力。水價(jià)和水權(quán)交易作為灌區(qū)管理的重要杠桿，必須發(fā)揮好引導(dǎo)作用，促進(jìn)水交易市場(chǎng)的健康運(yùn)轉(zhuǎn)。