基于CiteSpace 的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域水-能-糧紐帶研究進(jìn)展

楊改強(qiáng)，夏 爽，霍麗娟，張冬香，丁麗瑞，趙俊楠

（1.太原科技大學(xué)環(huán)境與安全學(xué)院，山西太原 030024；2.晉城市氣象局，山西晉城 048026）

1 研究背景

水資源、能源和糧食之間復(fù)雜的反饋循環(huán)關(guān)系，即水-能源-糧食（WEF）紐帶關(guān)系，是目前跨學(xué)科研究的一個(gè)重要方向［1］。農(nóng)業(yè)活動(dòng)過(guò)程中必然需要投入能源和對(duì)水資源的消耗和轉(zhuǎn)化，水資源的輸送分配也離不開動(dòng)力的支持，由于它們之間復(fù)雜的關(guān)系，以其中單一或兩種對(duì)象作為核心的管理方式與理念已無(wú)法滿足生命共同體協(xié)調(diào)持續(xù)健康發(fā)展的內(nèi)在要求。盡管人們已經(jīng)采取了一系列措施，但水、能源與食品需求的增長(zhǎng)趨勢(shì)及其帶來(lái)的資源危機(jī)問(wèn)題并沒有得到根本性的改善，只有充分認(rèn)識(shí)WEF 紐帶關(guān)系，建立盡可能詳細(xì)真實(shí)的數(shù)學(xué)模型，才能夠更完善地解決資源安全問(wèn)題。

2011 年波恩會(huì)議——WEF 紐帶關(guān)系會(huì)議，首次將這3 種對(duì)人類至關(guān)重要的資源組成的安全協(xié)同關(guān)系稱為“紐帶”。在這次會(huì)議上，專家們結(jié)合聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）的建議，倡導(dǎo)聯(lián)合水、能、糧等多個(gè)領(lǐng)域，制定多學(xué)科的綜合性解決措施，以解決資源危機(jī)的同時(shí)獲得環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益［2］。同年，世界經(jīng)濟(jì)論壇發(fā)布的《全球風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告》（第六版）也將紐帶關(guān)系下的資源風(fēng)險(xiǎn)列為全球三大主要風(fēng)險(xiǎn)之一。2013 年，聯(lián)合國(guó)亞太經(jīng)濟(jì)社會(huì)理事會(huì)發(fā)布報(bào)告，提出亞太地區(qū)未來(lái)的發(fā)展必然會(huì)受到氣候變化、WEF 危機(jī)等影響。此時(shí)，WEF 研究已經(jīng)開始在全世界范圍內(nèi)廣泛開展，學(xué)者開始將三者聯(lián)系起來(lái)，并且通過(guò)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬不同條件下的配水量、能源消耗量以及可收獲的利益，最終得到滿足約束條件的最優(yōu)解。

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于WEF 的研究大多以城市用水為研究對(duì)象，研究范圍也比較宏觀。中國(guó)的農(nóng)田灌溉水量占全社會(huì)總用水量的一半以上，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到關(guān)鍵的制約作用，而北方農(nóng)業(yè)水資源整體不夠豐富，有季節(jié)性干旱特征，很多區(qū)域內(nèi)以農(nóng)為主，因此，隨著人口增長(zhǎng)、氣候變化、能源枯竭，諸如黃河流域等地的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域水安全、能源安全和糧食安全問(wèn)題已成為國(guó)內(nèi)3 個(gè)最突出的問(wèn)題。與此同時(shí)，隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，農(nóng)業(yè)水資源與工業(yè)用水、市政用水的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題日益凸顯［3］。因此，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域水-能源-糧食（AWEF）紐帶關(guān)系必將成為未來(lái)研究的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。本研究將利用CiteSpace 工具，通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量方法，分析AWEF紐帶關(guān)系的英文文獻(xiàn)，找到AWEF 紐帶關(guān)系領(lǐng)域的關(guān)鍵研究方向、關(guān)鍵文獻(xiàn)和熱點(diǎn)領(lǐng)域，并預(yù)測(cè)了該領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與方法

以Web of Science 核心合集為數(shù)據(jù)源，這是目前提供引文數(shù)據(jù)回溯最深的數(shù)據(jù)庫(kù)，所收錄的文獻(xiàn)覆蓋了全世界最重要和最有影響力的研究成果，已成為國(guó)際公認(rèn)進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)計(jì)與科學(xué)評(píng)價(jià)的主要檢索工具。本研究以“(argi* or irrigat*) and (water-energy-food or water-energy-crop or water-food-energy or watercrop-energy or food-water-energy or food-energy-water or crop-water-energy or crop-energy-water or energywater-food or energy-food-water or energy-water-crop or energy-crop-water) near/5 (nexus or tradeoff* or inter*or synerg*)”為檢索主題，采用高級(jí)檢索方式篩選跨度為2008—2019 年的文獻(xiàn)，得到相關(guān)的文獻(xiàn)共182篇，運(yùn)用Citespace 對(duì)這182 篇文獻(xiàn)進(jìn)行篩選、去重，最終得到與主題相關(guān)的精確文獻(xiàn)156 篇（以下簡(jiǎn)稱“樣本文獻(xiàn)”）。

采用Chen 等［4］研發(fā)的CiteSpace 的Web of Science 板塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)AWEF 紐帶相關(guān)研究的作者、機(jī)構(gòu)、期刊及關(guān)鍵詞和研究熱點(diǎn)前沿等進(jìn)行分析。該軟件基于共被引分析理論、尋徑網(wǎng)絡(luò)算法等方法，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘、信息分析、圖譜繪制，展現(xiàn)特定學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)結(jié)構(gòu)，可直觀地表現(xiàn)知識(shí)群的演化過(guò)程。

3 結(jié)果與分析

3.1 文獻(xiàn)產(chǎn)出時(shí)間序列分析

時(shí)間是投射客觀存在的一個(gè)普遍維度，一些理論在時(shí)間發(fā)展序列中會(huì)表現(xiàn)出規(guī)律性。樣本文獻(xiàn)數(shù)量的年度分布統(tǒng)計(jì)如圖1 所示。由圖1 可見，對(duì)AWEF 與環(huán)境之間復(fù)雜的紐帶關(guān)系提出“紐帶”的相關(guān)研究共156 篇，其中最早的1 篇發(fā)表于2008 年，McCornick 等［5］通過(guò)印度、埃塞俄比亞、約旦和美國(guó)的4 個(gè)案例，說(shuō)明了水、能源、糧食沖突協(xié)調(diào)、權(quán)衡的潛在政策選擇，為WEF 紐帶理論的發(fā)展提供了必要的基礎(chǔ)。至2012 年，相關(guān)研究的發(fā)文量基本沒有增加。從2013 年開始，發(fā)文量呈穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，2014—2019 年年均增加8 篇，其中部分原因在于2011 年1 月世界經(jīng)濟(jì)論壇發(fā)布的《全球風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告》第一次正式提出了“水-能源-糧食紐帶”的基本概念［6］。而與農(nóng)業(yè)相關(guān)的AWEF 紐帶作為其中的一個(gè)重要組成部分，也日益得到科學(xué)界和政府的關(guān)注，甚至在一些國(guó)家已經(jīng)上升到國(guó)家安全層面的高度。從圖1 中可以看出，經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，AWEF 紐帶的研究從無(wú)到有，已經(jīng)呈現(xiàn)出明顯的、穩(wěn)定的上升趨勢(shì)。在未來(lái)，隨著人口的增長(zhǎng)、可用資源的減少、環(huán)境的惡化，AWEF 的研究必將成為研究的熱點(diǎn)話題之一。

圖1 AWEF 樣本文獻(xiàn)年度發(fā)文數(shù)量統(tǒng)計(jì)

3.2 主要發(fā)文機(jī)構(gòu)與國(guó)家

通過(guò)Web of Science 機(jī)構(gòu)擴(kuò)展精煉功能得到樣本文獻(xiàn)的主要發(fā)文機(jī)構(gòu)排名（見表1），可見目前在該領(lǐng)域發(fā)文量總體數(shù)量還不算多，且發(fā)文大多集中在高校和研究所等機(jī)構(gòu)。在這些機(jī)構(gòu)中，發(fā)文量最多的是國(guó)際水管理協(xié)會(huì)，共發(fā)文8 篇；其次是德克薩斯農(nóng)工大學(xué)學(xué)院站分校、德克薩斯農(nóng)工大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院、瑞典皇家理工學(xué)院、加州大學(xué)、馬里蘭大學(xué)。這7 所大學(xué)和機(jī)構(gòu)共發(fā)文43 篇，占樣本文獻(xiàn)總量的23.07%，這也說(shuō)明AWEF 紐帶研究的機(jī)構(gòu)相對(duì)集中。國(guó)際水管理協(xié)會(huì)對(duì)AWEF 的研究主要為模型/框架體系和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，如Bekchanov 等［7］提出的處理灌溉與發(fā)電沖突的全系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)水能模型，Closas 等［8］研究太陽(yáng)能灌溉系統(tǒng)的可持續(xù)性和對(duì)周邊環(huán)境的影響，Miller-Robbie 等［9］研究城市農(nóng)業(yè)廢水處理和再利用對(duì)人體健康的協(xié)同作用。

表1 AWEF 樣本文獻(xiàn)發(fā)文量排名前7 位機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)

通過(guò)Web of Science 國(guó)家/地區(qū)精煉功能得到樣本文獻(xiàn)的發(fā)文量國(guó)家占比，如圖2 所示。通過(guò)CiteSpace 的Country 分析功能對(duì)發(fā)文國(guó)家進(jìn)行分析，得到國(guó)家合作知識(shí)圖譜，如圖3 所示。在這些研究機(jī)構(gòu)中，有多個(gè)隸屬于美國(guó)，如發(fā)文量排名前七的機(jī)構(gòu)中就有4 個(gè)屬于美國(guó)。美國(guó)的機(jī)構(gòu)發(fā)文量共計(jì)74 篇，占樣本文獻(xiàn)總量的21.76%；結(jié)合國(guó)家合作圖譜來(lái)看，圖3 中節(jié)點(diǎn)最大的國(guó)家是美國(guó)，其中介中心性為1.19。最多的發(fā)文量和最大的中心性表明美國(guó)在AWEF 紐帶領(lǐng)域的研究深度和與其他國(guó)家合作密度及其在國(guó)際上的影響力。綜合來(lái)看，美國(guó)在AWEF 紐帶研究中處于領(lǐng)先的位置，中國(guó)、英國(guó)、德國(guó)次之。

圖2 AWEF 樣本文獻(xiàn)發(fā)文量的國(guó)家占比統(tǒng)計(jì)

圖3 AWEF 樣本文獻(xiàn)的國(guó)家合作圖譜

根據(jù)圖2 和表1 可知，在2020 年年初，中國(guó)處于發(fā)文量國(guó)家排名的第2 位，僅次于美國(guó)，占樣本文獻(xiàn)總量的6.47%，其中中國(guó)科學(xué)院是中國(guó)具有較高研究水平的機(jī)構(gòu)，承擔(dān)著大量相關(guān)研究，共發(fā)文5 篇，處于發(fā)文量機(jī)構(gòu)排名的第4 名。但中國(guó)與美國(guó)在AWEF 領(lǐng)域的研究仍然存在不小的差距，不僅表現(xiàn)在研究的機(jī)構(gòu)數(shù)量上，也體現(xiàn)在發(fā)文的數(shù)量上。美國(guó)對(duì)資源、能源消耗的規(guī)劃和對(duì)環(huán)境危機(jī)的認(rèn)識(shí)都要早于中國(guó)，因此研究起步較早；而中國(guó)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在這方面的認(rèn)識(shí)才明顯加強(qiáng)，再加上中國(guó)是人口大國(guó)，農(nóng)業(yè)水資源的消耗對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾日益加劇，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)AWEF 紐帶的關(guān)系近年也開始著手研究，因此中國(guó)的研究起步較晚，在2017 年才發(fā)表了首篇相關(guān)文獻(xiàn)，近3 年共發(fā)文22 篇（見圖4），但是到了2019 年發(fā)文量迅速增長(zhǎng)至18 篇，超過(guò)了英國(guó)、德國(guó)等國(guó)家。中國(guó)在AWEF紐帶方面的研究發(fā)展非常迅速，與同年的國(guó)際發(fā)文量相比，發(fā)文量的增速基本保持一致，而其他國(guó)家或組織2017—2019 年的年發(fā)文量總和基本維持在30篇左右，這也說(shuō)明這幾年國(guó)際上關(guān)于AWEF 紐帶研究的增長(zhǎng)點(diǎn)主要來(lái)自于中國(guó)的研究機(jī)構(gòu)或作者。

圖4 AWEF 樣本文獻(xiàn)中中國(guó)與國(guó)際上年發(fā)文量對(duì)比

3.3 主要發(fā)文作者

利用CiteSpace 的Author 分析功能，對(duì)樣本文獻(xiàn)作者發(fā)文量和共被引作者進(jìn)行分析，快速了解該領(lǐng)域研究的前沿研究者，得到發(fā)文作者共被引網(wǎng)絡(luò)如圖5 所示。從圖5 可以看出，Bazilian 等［6］和Hoff［2］是處于共被引的核心位置。早在2011年，Bazilian等［6］就提出了能源、水和糧食政策領(lǐng)域的紐帶關(guān)系，并提出了一個(gè)模型框架用于處理這些復(fù)雜的相互關(guān)系，以期達(dá)到三者的統(tǒng)一平衡；同年Hoff［2］也在波恩會(huì)議上就能源、能源和糧食安全的紐帶關(guān)系作出詳細(xì)的闡述。因?yàn)檫@兩篇文獻(xiàn)出現(xiàn)較早且理論概念相對(duì)完整，因此在后期的文獻(xiàn)中對(duì)這兩篇文獻(xiàn)的引用也較多。但是在領(lǐng)域內(nèi)個(gè)人發(fā)文量還不多，且存在多個(gè)作者共同發(fā)表論文的現(xiàn)象，可見AWEF 紐帶研究還是一個(gè)新興的領(lǐng)域。如，Siciliano［10］和Rosa［11-13］就與多名不同作者在近年共同發(fā)表了多篇論文，利用資源評(píng)估方法，從水文角度綜合考慮水的供應(yīng)和需求，檢驗(yàn)水資源短缺的潛在變化，評(píng)估頁(yè)巖資源開發(fā)對(duì)水和糧食安全的影響；Olsson 等［14］主要研究干旱條件下的AWEF 模型，并建立了農(nóng)業(yè)碳匯活動(dòng)分析模型；Zhang 等［15］和campana 等［16］結(jié)合實(shí)時(shí)干旱監(jiān)測(cè)或空間分析，建立綜合的AWEF 關(guān)系模型；Mpandel 等［17］、Mpandeli 等［18］和Nhamo 等［19］則對(duì)南非的糧食和能源安全問(wèn)題以及缺水等敏感問(wèn)題，基于層次分析法建立綜合AWEF 分析模型，從其紐帶關(guān)系分析評(píng)價(jià)南非灌溉農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀，并評(píng)估改善灌溉農(nóng)業(yè)的可能性；Zeng 等［20］使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和多源數(shù)據(jù)集，在全球?qū)用嬖u(píng)估水力發(fā)電與灌溉水供應(yīng)的關(guān)系，同時(shí)進(jìn)一步分析了氣候變量對(duì)水電與灌溉關(guān)系的影響?？梢娫谠擃I(lǐng)域，發(fā)文量多的作者還不多見，研究的思路也大多集中在模型、框架、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等幾個(gè)方面，研究的地域也主要是水資源不充足、農(nóng)業(yè)用水壓力大、政策改變對(duì)農(nóng)業(yè)用水量影響大的地區(qū)，且這些作者發(fā)文絕大多數(shù)是在2018—2019 年間，表明在近幾年該領(lǐng)域的受重視程度明顯增強(qiáng)，學(xué)者已經(jīng)開始更加深入和廣泛的研究。

圖5 AWEF 樣本文獻(xiàn)作者共被引知識(shí)圖譜

其中，中國(guó)作者的個(gè)人發(fā)文量也同樣不多，發(fā)文最多的是浙江大學(xué)伊利諾伊大學(xué)厄巴納香檳校區(qū)聯(lián)合學(xué)院的朱廷舉研究員，為3 篇，研究主要集中在綜合建模與優(yōu)化方法，并用于解決美國(guó)等國(guó)家氣候變化環(huán)境下的可持續(xù)水資源管理、糧食安全及相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。

3.4 期刊共被引和研究領(lǐng)域

利用CiteSpace 的期刊共被引功能進(jìn)行分析，能夠在很大程度上反映出領(lǐng)域內(nèi)的研究重點(diǎn)，得到樣本文獻(xiàn)的共被引期刊排名如表2 所示。其中，共被引頻次最高的期刊是Energy Policy，其次為Environmental Science Policy，這兩個(gè)期刊共被引47次；然后為Agricultural Water Managemen、Science of The Total Environment及Environmental Research Letters等期刊?？梢夾WEF 紐帶研究主要還是以政策性的文獻(xiàn)為主，從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境等方面探討水資源與能源供給對(duì)糧食安全的影響，這些政策的研究對(duì)于地方政策制定和管理部門等來(lái)說(shuō)可能會(huì)更具吸引力；另外一部分研究的方向集中于農(nóng)業(yè)工程和環(huán)境影響評(píng)價(jià)等方面。從期刊水平上看，排名前十的共被引期刊中有9 個(gè)屬于中科院分區(qū)（2020 年12 月基礎(chǔ)版）的1 區(qū)或2 區(qū)，期刊影響因子（2019 年）最高為20.893，可見論文質(zhì)量非常好。AWEF 紐帶研究在國(guó)際上也處于研究的熱點(diǎn)，足以引起國(guó)際同行和高質(zhì)量期刊的關(guān)注。

表2 AWEF 樣本文獻(xiàn)發(fā)文排名前十共被引期刊統(tǒng)計(jì)

排名在前10 位的共被引期刊在相關(guān)領(lǐng)域權(quán)威性很高，通過(guò)觀察共被引頻次，在一定程度上能夠找出AWEF 紐帶研究的重點(diǎn)領(lǐng)域（見圖6）。AWEF紐帶研究涉及領(lǐng)域主要為環(huán)境科學(xué)、水資源、綠色可持續(xù)技術(shù)、環(huán)境工程、環(huán)境研究、化學(xué)工程、土木工程以及氣象與大氣科學(xué)等，其中環(huán)境科學(xué)占首位，其次為水資源、綠色可持續(xù)技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域。這說(shuō)明目前的AWEF 研究主要還是以模型、框架等理論研究為主，其次才是工程方面的研究，也進(jìn)一步說(shuō)明目前的理論研究還未完全成熟，還有待繼續(xù)深入探索。AWEF 紐帶框架受到水、能源、糧食、土壤、氣候等多種生物與環(huán)境因子的共同影響，其研究也涉及到多個(gè)領(lǐng)域，這充分體現(xiàn)了該領(lǐng)域研究的復(fù)雜性、廣泛性、交叉性的特點(diǎn)。

圖6 AWEF 樣本文獻(xiàn)研究領(lǐng)域分布統(tǒng)計(jì)

通過(guò)對(duì)中國(guó)作者或機(jī)構(gòu)發(fā)文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見表3），可見發(fā)文最多的期刊為Science of the Total Environment，達(dá)到5 篇，其余期刊發(fā)文1～2 篇；期刊影響因子（2019 年）最高為12.121。根據(jù)中科院分區(qū)（2020 年12 月基礎(chǔ)版），中國(guó)作者或機(jī)構(gòu)發(fā)文的期刊中有9 篇為1 區(qū)、11 篇為2 區(qū)、10 篇為3 區(qū)、1 篇為4 區(qū)，總體保持在1～3 區(qū)的范圍，與國(guó)際上前10 位共被引期刊的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相比存在一些差距。雖然中國(guó)在AWEF 紐帶方面的研究起步較晚，但發(fā)文質(zhì)量仍處于較高的水平。

表3 AWEF 樣本文獻(xiàn)中中國(guó)作者和機(jī)構(gòu)發(fā)文統(tǒng)計(jì)

中國(guó)作者或機(jī)構(gòu)關(guān)于AWEF 紐帶的研究主要為環(huán)境科學(xué)、水資源和工程技術(shù)（見圖7），這與國(guó)際上的研究方向是完全一致的。中國(guó)關(guān)于AWEF 紐帶的研究對(duì)象也多以模型為主，研究范圍包括流域、灌區(qū)等多種尺度，比如Zeng 等［21］提出涇河流域的基于多重不確定性決策風(fēng)險(xiǎn)模型；Si 等［22］提出黃河上游流域的WEF 紐帶關(guān)系模型；Li 等［23］提出東北某灌區(qū)在不確定條件下的資源配置優(yōu)化模型；Nie等［24］提出中國(guó)某實(shí)驗(yàn)站的多目標(biāo)優(yōu)化策略分析模型。這也進(jìn)一步說(shuō)明中國(guó)目前的AWEF 理論研究同樣還不夠深入，學(xué)者們?nèi)匀辉诶碚摲矫胬^續(xù)探索。

圖7 AWEF 樣本文獻(xiàn)中中國(guó)作者或機(jī)構(gòu)研究領(lǐng)域分布統(tǒng)計(jì)

3.5 關(guān)鍵詞分析

（1）關(guān)鍵詞發(fā)展路徑分析。關(guān)鍵詞是文檔的核心和本質(zhì)，是論文內(nèi)容的高級(jí)摘要，因此通過(guò)對(duì)關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率的分析，可以明確領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向［25］。選擇節(jié)點(diǎn)類型為關(guān)鍵詞，時(shí)間片閾值設(shè)置為前50 個(gè)，可視化方法選擇靜態(tài)視圖，運(yùn)行CiteSpace 軟件，以可視方式分析樣本文獻(xiàn)大數(shù)據(jù)字段中相關(guān)文檔的關(guān)鍵詞，并獲得關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖，如圖8 所示。其中，每個(gè)交叉節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)關(guān)鍵詞，并且節(jié)點(diǎn)的大小表示關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻率高低，標(biāo)簽的臨界值設(shè)置為15，關(guān)鍵詞是頻率大于或等于15。從圖8 可見，AWEF 紐帶研究的主要關(guān)鍵詞包括氣候變化、能源、灌溉、農(nóng)業(yè)、持續(xù)性、影響、政策、紐帶和管理等。

圖8 AWEF 樣本文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

Chen 等［4］認(rèn)為可以通過(guò)科學(xué)文獻(xiàn)引文網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的中介中心性分析來(lái)確定一個(gè)學(xué)科發(fā)展演進(jìn)的過(guò)程，預(yù)測(cè)學(xué)科發(fā)展的趨勢(shì)。將樣本文獻(xiàn)關(guān)鍵詞按中介中心性降序排列，中心性最高的關(guān)鍵詞是land（土地）和uncertainty（不確定性），其中介中心性均為0.38，充分說(shuō)明了land 和uncertainty 在AWEF 紐帶領(lǐng)域的重要影響力，同時(shí)也說(shuō)明AWEF紐帶研究的現(xiàn)狀，即自然條件和人類活動(dòng)存在大量的不確定性，使資源、能源的分配變得復(fù)雜，很多學(xué)者已經(jīng)開始從研究土地利用和水資源分配等方面著手研究，以解決這些不確定性帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率排名，得到前10 個(gè)高頻關(guān)鍵詞，如表4 所示。其中，出現(xiàn)頻率最高的是water-energy-food nexus，圍繞這個(gè)關(guān)鍵詞，學(xué)者從irrigation、climate change、sustainability 等方面展開研究。在這些高頻關(guān)鍵詞中，除了WEF 紐帶，根據(jù)中介中心性排序，security 最高，表明研究以糧食安全為主，接著依次是：system，表明研究以系統(tǒng)的框架研究為主；irrigation，表明研究涉及的是農(nóng)業(yè)的水資源灌溉量；climate change，表明涉及氣候變化對(duì)灌溉水量的影響；另外也與可持續(xù)發(fā)展、政策管理、優(yōu)化模型或評(píng)價(jià)模型有關(guān)?？傊?，可以看到，AWEF紐帶研究主要解決的還是因氣候變化引起的灌溉水資源不足和糧食安全問(wèn)題。

表4 AWEF 樣本文獻(xiàn)高頻關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)

由于中國(guó)作者或機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)量還不多，關(guān)鍵詞也比較離散，其中使用頻率最多的為water-energyfood nexus，幾乎全部文獻(xiàn)都有這一關(guān)鍵詞或其相近的表達(dá)形式；使用頻率次之的為uncertainty 和model，共出現(xiàn)了6 次；另外irrigation 也出現(xiàn)了4 次?？梢?，中國(guó)相關(guān)研究多以不確定性模型為主，應(yīng)用領(lǐng)域主要是農(nóng)業(yè)灌溉；結(jié)合圖8 可知，中國(guó)作者或機(jī)構(gòu)研究處于關(guān)鍵詞共現(xiàn)可視化知識(shí)圖譜的中心位置，也進(jìn)一步說(shuō)明中國(guó)作者或機(jī)構(gòu)的相關(guān)研究在國(guó)際上也處于研究方向的主流，但是研究的范圍還不夠?qū)挿骸?/p>

（2）研究前沿趨勢(shì)分析。AWEF 紐帶研究是一個(gè)逐漸演變演化的過(guò)程，根據(jù)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞的發(fā)展路徑和發(fā)文時(shí)間分析，利用CiteSpace 的關(guān)鍵詞突變檢測(cè)功能，設(shè)置Upward Transition Cost 為0.7，Minimum Duration 為2，得到7 個(gè)突變關(guān)鍵詞，如圖9 所示，并據(jù)此來(lái)探究AWEF 紐帶研究的熱點(diǎn)。由圖9 可見，從關(guān)鍵詞突現(xiàn)強(qiáng)度看，突現(xiàn)強(qiáng)度為2.635的environment 在7 個(gè)關(guān)鍵詞中排名第一，這說(shuō)明環(huán)境問(wèn)題在AWEF 紐帶研究中有很大的關(guān)注度，由于WEF 紐帶的理論起源于氣候變化等環(huán)境問(wèn)題，落腳點(diǎn)也是保持環(huán)境資源的可持續(xù)利用發(fā)展，因此自2014 年開始，AWEF 紐帶的研究基本都是與環(huán)境的問(wèn)題相關(guān)；agriculture 和policy 關(guān)鍵詞突現(xiàn)也表明改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源消耗與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的制約關(guān)系受到關(guān)注，如Taloiz 等［26］提出綜合的自然資源管理方法，Doukkali 等［27］提出農(nóng)業(yè)水資源管理的建議，Wichelns 等［28］則給出農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼等政策建議；water和groundwater 的突現(xiàn)強(qiáng)度說(shuō)明對(duì)于干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)來(lái)講，由于地表水的匱乏，人們更希望采用地表水和地下水聯(lián)合利用等方式提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率；Security 突現(xiàn)表明研究的目標(biāo)是為了確保水資源、糧食和能源的安全；同時(shí)，footprint 的突現(xiàn)強(qiáng)度也很高，為1.908，說(shuō)明自2018 年以來(lái)研究更趨于系統(tǒng)化，對(duì)于農(nóng)業(yè)活動(dòng)當(dāng)中的物質(zhì)能量流動(dòng)會(huì)通過(guò)建立動(dòng)態(tài)模型展開系統(tǒng)性的研究，包括農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的水足跡、碳足跡、能源足跡等，其中尤以水足跡研究頗多。因此，從關(guān)鍵詞的時(shí)間順序來(lái)看，AWEF 紐帶研究初期主要關(guān)注于環(huán)境問(wèn)題和農(nóng)業(yè)（糧食安全）問(wèn)題，環(huán)境的變化給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大的挑戰(zhàn)，為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，人們開始尋求將多水源、能源與糧食聯(lián)系起來(lái)的方法構(gòu)建模型或框架，以分析可行的技術(shù)措施并評(píng)估實(shí)施效果；而后期學(xué)者對(duì)糧食安全問(wèn)題和足跡的研究更加關(guān)注，這將成為AWEF 研究的一個(gè)新熱點(diǎn)。

圖9 AWEF 樣本文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)突現(xiàn)詞

（3）總體來(lái)講，研究的前沿由環(huán)境問(wèn)題引出，提出相關(guān)政策建議、研究多水資源分配，再到足跡研究，整個(gè)研究過(guò)程呈現(xiàn)由表面到內(nèi)在、由靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、由單一到綜合的趨勢(shì)。

4 結(jié)論

本研究以2000—2019 年Web of Science 核心數(shù)據(jù)庫(kù)中有關(guān)AWEF 紐帶的156 篇論文為研究對(duì)象，運(yùn)用CiteSpace 可視化分析軟件分析了國(guó)際上AWEF紐帶研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)論如下：

（1）2013 年以前，AWEF 紐帶研究尚未大范圍開展，2014 年開始出現(xiàn)快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，這得益于2011 年世界經(jīng)濟(jì)論壇發(fā)布的《全球風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告》正式提出WEF 紐帶的概念，同時(shí)Bazilian 等［6］和Hoff［2］的研究起到了重要的奠基作用。

（2）美國(guó)在AWEF 紐帶領(lǐng)域起步早，研究深度最深，與其他國(guó)家合作密度最大，在國(guó)際上的影響力最強(qiáng)；中國(guó)起步晚，但近些年發(fā)展迅速，目前發(fā)文量仍次于美國(guó)。

（3）AWEF 紐帶是一個(gè)跨多學(xué)科的研究領(lǐng)域，具有較高的復(fù)雜性和交叉性，涉及環(huán)境科學(xué)、水資源、綠色可持續(xù)技術(shù)、環(huán)境工程、環(huán)境研究、化學(xué)工程、土木工程以及氣象與大氣科學(xué)等學(xué)科，其中環(huán)境科學(xué)、水資源為重點(diǎn)研究領(lǐng)域。中國(guó)關(guān)于AWEF 紐帶的重點(diǎn)研究領(lǐng)域與國(guó)際保持一致。

（4）糧食、水資源和能源安全是大部分AWEF紐帶研究的主要發(fā)出點(diǎn)，系統(tǒng)的框架研究和政策建議主要是早期研究的內(nèi)容，足跡研究是近些年研究的熱點(diǎn)，基于不確定性的AWEF 關(guān)聯(lián)模型研究是發(fā)展的一個(gè)重要方向。

總之，國(guó)際上AWEF 紐帶研究已具備比較成熟的理論基礎(chǔ)，在模型應(yīng)用、框架研究、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方面也已有很多成功的經(jīng)驗(yàn)。雖然近幾年中國(guó)在AWEF 紐帶方面的研究發(fā)展迅速，在國(guó)際上的發(fā)文量也快速增長(zhǎng)，但由于研究起步晚，研究方法和技術(shù)手段仍然受國(guó)外的影響較大，研究成果不具有顯著創(chuàng)新，因此在國(guó)際影響力方面仍顯不足。為快速追趕國(guó)際發(fā)展前沿，中國(guó)除了要提高相關(guān)發(fā)文量，還應(yīng)注重提高研究成果質(zhì)量，根據(jù)AWEF 紐帶多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，發(fā)揮學(xué)科的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)國(guó)際合作，結(jié)合不確定性技術(shù)手段和足跡理論展開大量研究。