基于文獻(xiàn)計(jì)量的秸稈綜合利用研究熱點(diǎn)與前沿分析

徐志宇，薛穎昊, ，張軍，孫仁華，石祖梁，赫天一，王久臣*

1. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)總站，北京 100125；2. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院，遼寧 沈陽 110866；3. 安徽省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，安徽 合肥 230001；4. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，遼寧 沈陽 110866

秸稈是重要的生物質(zhì)資源，中國作為糧食生產(chǎn)大國，2017年，秸稈產(chǎn)生量為 8.05億噸，秸稈可收集資源量6.74億噸，秸稈利用量5.85億噸（中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部，2020）。為解決秸稈利用問題，提高農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用效率，國家投入了大量人力、物力及財(cái)力，不斷加大秸稈綜合利用的工作力度，完善秸稈“收儲(chǔ)運(yùn)”體系和扶持政策，以推動(dòng)秸稈綜合利用產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化發(fā)展（馬驍軒等，2016）。自2008年國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用的意見》后，中國逐步形成了肥料化、燃料化、飼料化、原料化、基料化的“五料化”秸稈利用途徑（王丹丹，2020）。其中，“肥料化”主要指利用秸稈作為農(nóng)作物肥料，主要手段有腐熟還田、秸稈直接還田、堆漚還田、生物反應(yīng)堆等（敖金成等，2015）；“燃料化”指秸稈的能源化利用，主要技術(shù)有固化成型、炭化、燃料乙醇、生物柴油、熱解氣化、沼氣化以及直燃發(fā)電等（朱顥等，2017）；“飼料化”主要是利用秸稈生產(chǎn)飼料，其主要方法包括青（黃）貯法、堿化法、氨化法、直接壓塊加工飼料法、揉搓絲化加工飼料法等（王平等，2019）；“原料化”主要指利用秸稈制作再加工產(chǎn)品，包括人造板材、復(fù)合材料等（靳璇等，2016）；而“基料化”是指以秸稈為主要原料，加工或制備為動(dòng)物、植物及微生物生長提供良好條件和一定營養(yǎng)的有機(jī)固體物料，如食用菌生產(chǎn)栽培基質(zhì)、植物育苗與栽培基質(zhì)、動(dòng)物飼養(yǎng)過程中所使用的秸稈墊料等（石祖梁等，2016）。

文獻(xiàn)計(jì)量是指利用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來了解某個(gè)研究領(lǐng)域的發(fā)展概況和趨勢(shì)，通過系統(tǒng)地總結(jié)該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)和前沿問題，科學(xué)地評(píng)價(jià)科研機(jī)構(gòu)和學(xué)者的科研能力，對(duì)于把握學(xué)科發(fā)展方向，跟蹤最新進(jìn)展，提高科研效率具有重要意義。為了解秸稈綜合利用的研究發(fā)展態(tài)勢(shì)，都華等（2017）采用文獻(xiàn)計(jì)量的方法，對(duì)秸稈利用相關(guān)文獻(xiàn)的發(fā)表時(shí)間、作者、發(fā)文機(jī)構(gòu)、涉及的學(xué)科類別、基金項(xiàng)目資助情況以及研究熱點(diǎn)等做了統(tǒng)計(jì)和分析。但總的來看，國內(nèi)外采用文獻(xiàn)計(jì)量法研究秸稈綜合利用的報(bào)道較少，且就秸稈應(yīng)用方向做分類探討的還未報(bào)道過。本文從肥料化、燃料化、飼料化、原料化、基料化的秸稈利用“五料化”應(yīng)用入手，分別收集秸稈綜合利用領(lǐng)域5個(gè)應(yīng)用方向發(fā)表的相關(guān)中文和英文文獻(xiàn)，分析文獻(xiàn)的分布特征、機(jī)構(gòu)、作者、研究熱點(diǎn)及前沿等情況，從而了解整個(gè)領(lǐng)域近 20年來的研究概況，為制定并優(yōu)化秸稈資源化的政策提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)的獲取與處理

1.1 研究數(shù)據(jù)的來源

分別在CSCD數(shù)據(jù)庫和Web of Science核心合集的 Science Citation Index Expanded （SCIEXPANDED）數(shù)據(jù)庫中通過主題檢索的方式檢索獲得秸稈綜合利用領(lǐng)域1999—2019年度的所有相關(guān)中文和英文論文（其中，CSCD論文8314篇，SCI-E論文20899篇），并結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜业膶I(yè)辨別，對(duì)獲得的論文進(jìn)行肥料化利用、燃料化利用、飼料化利用、原料化利用和基料化利用5個(gè)應(yīng)用方向分類（檢索時(shí)間為2019年10月，未限定文獻(xiàn)類型）。

1.2 數(shù)據(jù)可視化

利用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析工具 Gephi 0.9.2開展高頻關(guān)鍵詞聚類分析與可視化展示。在網(wǎng)絡(luò)圖中，節(jié)點(diǎn)代表關(guān)鍵詞，節(jié)點(diǎn)越大說明與其共同出現(xiàn)在相同論文中的關(guān)鍵詞數(shù)越多，那么該關(guān)鍵詞在共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的地位也就越關(guān)鍵。節(jié)點(diǎn)之間的連線的粗細(xì)則體現(xiàn)了關(guān)鍵詞之間的共現(xiàn)強(qiáng)度，連線越粗，表示兩個(gè)關(guān)鍵詞同時(shí)出現(xiàn)在相同論文中的次數(shù)越多，這兩個(gè)關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系越緊密。聚類分析中，聯(lián)系最緊密的關(guān)鍵詞被歸為一類，并以一個(gè)相同的顏色加以表示，代表一個(gè)研究熱點(diǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈綜合利用領(lǐng)域近20年論文發(fā)表趨勢(shì)

如圖1所示，近20年來秸稈綜合利用領(lǐng)域的發(fā)文總量和中文發(fā)文量的變化趨勢(shì)基本吻合，整體呈現(xiàn)不斷增長的趨勢(shì)。從發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量變化情況來看，1999—2007年間，發(fā)文基數(shù)較小，發(fā)文總量在1000篇以下，其中中文發(fā)文量在400篇以下；2008—2018年間，發(fā)文總量與中文發(fā)文量除了2017年之外，其余年份均保持逐年增長的態(tài)勢(shì)，2018年發(fā)文總量已達(dá)到2644篇，中文發(fā)文量也達(dá)到了1500篇（2019年數(shù)據(jù)在獲取時(shí)并非全年完整數(shù)據(jù)，因此暫不列入?yún)⒖迹?。從發(fā)文總量和中文發(fā)文量對(duì)比來看，1999年中文發(fā)文量僅占領(lǐng)域論文總數(shù)的9%左右，連年增長至2014年時(shí)占比已超過50%，2018年的占比已增長至56.7%，說明秸稈綜合利用領(lǐng)域的中文和英文發(fā)表論文數(shù)量均處于增長狀態(tài)，且中文發(fā)文量的增長速度較英文發(fā)文量要快得多，已逐步占據(jù)領(lǐng)域主導(dǎo)地位。

圖1 秸稈綜合利用領(lǐng)域近20年論文發(fā)表趨勢(shì)Fig. 1 The trend of publication articals in the field of comprehensive utilization of straw in the past 20 years

2.2 中、英文發(fā)文主要機(jī)構(gòu)

秸稈綜合利用領(lǐng)域中文發(fā)文量排名前 15位的機(jī)構(gòu)及其發(fā)文情況如圖2所示，發(fā)文量前15位的高產(chǎn)機(jī)構(gòu)中有11所農(nóng)林類高校，3個(gè)研究所以及1個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。其中，有4個(gè)機(jī)構(gòu)的發(fā)文量在300篇以上，分別是西北農(nóng)林科技大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)和甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，尤以西北農(nóng)林科技大學(xué)的發(fā)文量為最高，達(dá)583篇，優(yōu)勢(shì)明顯。

圖2 秸稈綜合利用中文發(fā)文量前15的機(jī)構(gòu)Fig. 2 Top 15 institutions with the number of Chinese publication articals on the comprehensive utilization of straw

秸稈綜合利用領(lǐng)域英文發(fā)文量排名前 15位的機(jī)構(gòu)及其發(fā)文情況如圖3所示。發(fā)文量前15位的高產(chǎn)機(jī)構(gòu)中有10所大學(xué)和5個(gè)科研院所。有4個(gè)機(jī)構(gòu)的發(fā)文量在300篇以上，分別為Chinese Acad Sci、ARS、China Agr Univ、Agr & Agri Food Canada。其中，以中國科學(xué)院（Chinese Acad Sci）發(fā)文量最高（1156篇），其余機(jī)構(gòu)的發(fā)文量在199—300篇之間。在15個(gè)高發(fā)文機(jī)構(gòu)中，中國機(jī)構(gòu)有7個(gè)，表明國內(nèi)的秸稈綜合利用研究在國際上被重視。

圖3 秸稈綜合利用英文發(fā)文量前15的機(jī)構(gòu)Fig. 3 Top 15 institutions with the number of English publication articals on the comprehensive utilization of straw

2.3 中、英文發(fā)文主要研究者

表1反映了秸稈綜合利用領(lǐng)域近20年來中文發(fā)文量排名前 15位的高產(chǎn)作者及其發(fā)文情況。16位高產(chǎn)作者來自于 15個(gè)機(jī)構(gòu)，其中，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)有4位高產(chǎn)作者，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)和西北農(nóng)林科技大學(xué)各有3位高產(chǎn)作者。發(fā)文量50篇及以上的作者共有4位，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)的張仁陟和江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院的常志州兩位的發(fā)文量超過了 70篇，優(yōu)勢(shì)明顯；余下兩位分別是吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)的竇森和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院的趙立欣。

表1 秸稈綜合利用中文發(fā)文量前15的作者Table 1 Top 15 authors with the number of Chinese publication articals on the comprehensive utilization of straw

表2反映了秸稈綜合利用近20年來英文發(fā)文量排名前15位的高產(chǎn)作者及其發(fā)文情況。15位高產(chǎn)作者來自 13個(gè)不同的機(jī)構(gòu)。其中，密歇根州立大學(xué)（Michigan State Univ）、中國科學(xué)院（Chinese Acad Sci）各有2位高產(chǎn)作者。發(fā)文量在60篇及以上作者共有4位，其中來自魯汶大學(xué)（Khon Kaen Univ）的Wanapat發(fā)文量高達(dá)126篇，優(yōu)勢(shì)明顯；余下3位為俄亥俄州立大學(xué)（Ohio State Univ）的Lal、密歇根州立大學(xué)（Michigan State Univ）的Dale以及中國科學(xué)院的Chen Hongzhang（陳洪章）。

表2 秸稈綜合利用英文發(fā)文前15的作者Table 2 Top 15 authors with the number of Chinese publication articals on the comprehensive utilization of straw

2.4 中英文高被引論文

通過分析高被引論文，可以找出推動(dòng)學(xué)科發(fā)展、處于領(lǐng)域領(lǐng)軍位置的作者。表3是秸稈綜合利用領(lǐng)域被引用頻次排名前 10位的中文文獻(xiàn)。從表中可以看出，韓魯佳等（2002）的《中國農(nóng)作物秸稈資源及其利用現(xiàn)狀》被引用頻次最高，該論文詳細(xì)介紹了農(nóng)作物秸稈作為工業(yè)造紙?jiān)稀⑿竽溜暳?、造肥還田以及農(nóng)村生活能源的利用現(xiàn)狀和秸稈綜合利用新技術(shù)。其次是勞秀榮等（2003）的《秸稈還田與化肥配合施用對(duì)土壤肥力的影響》，提出了長期秸稈還田并配施適量的化肥，是培肥地力，提高產(chǎn)量的有效措施之一。高引用論文不僅豐富了秸稈綜合利用各個(gè)應(yīng)用方向的理論基礎(chǔ)，還為如何高效利用農(nóng)作物秸稈提供了依據(jù)。

表3 秸稈綜合利用被引頻次前10的中文文獻(xiàn)Table 3 Top 10 Chinese publication articals cited for comprehensive utilization of straw

表 4是秸稈綜合利用領(lǐng)域被引用頻次排名前10位的英文文獻(xiàn)。其中，被引用頻次最高的是Mohan et al.（2006）的《Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil: A critical review》，該論文闡明了通過快速熱解利用生物質(zhì)，可以生產(chǎn)既可用作能源又可作為化工生產(chǎn)原料的產(chǎn)品，即秸稈的燃料化應(yīng)用途徑。其次 Kumar et al.（2009）的《Methods for pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production》和Weiland et al.（2010）的《Biogas production: Current state and perspectives》，其分別闡述了木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的各種預(yù)處理方法和利用秸稈生產(chǎn)沼氣的現(xiàn)狀、前景。英文高引用頻次論文打破了秸稈傳統(tǒng)肥料化利用途徑，為秸稈綜合利用指提供了新思路。

表4 秸稈綜合利用被引頻次前10的英文文獻(xiàn)Table 4 Top 10 English publication articals cited for comprehensive utilization of straw

2.5 中、英文發(fā)文關(guān)注度

根據(jù) 4個(gè)年段（1999—2003、2004—2008、2009—2013和2014—2019年）中5個(gè)技術(shù)應(yīng)用方向（肥料化、燃料化、飼料化、原料化和基料化）所包含文獻(xiàn)的占比分布情況，分析中文和英文發(fā)表論文關(guān)注方向隨時(shí)間演變規(guī)律。

2.5.1 不同應(yīng)用方向中文發(fā)文量的演變規(guī)律

中文發(fā)文在不同應(yīng)用方向的數(shù)量占比隨時(shí)間演變規(guī)律如圖 4所示，肥料化應(yīng)用方向在 2004—2008、2014—2019年兩個(gè)年段發(fā)文量占比均達(dá)到60%以上，而在1999—2003、2009—2013年兩個(gè)年段的發(fā)文量占比也均超過50%，為近20年來秸稈綜合利用領(lǐng)域研究最熱的應(yīng)用方向。燃料化應(yīng)用方向在1999—2003年段發(fā)文量占比最低，但從2004年開始發(fā)文量占比顯著遞增，雖于 2014—2019年段有所回落，仍是自 2003年以來秸稈綜合利用領(lǐng)域的第二大研究熱點(diǎn)方向。飼料化應(yīng)用方向在1999—2003年段為秸稈綜合利用領(lǐng)域第二大研究熱點(diǎn)方向（發(fā)文量占比15.29%），但從2004年開始關(guān)注度低于燃料化應(yīng)用方向。原料化應(yīng)用方向在各個(gè)年段的發(fā)文量占比變化趨勢(shì)跟飼料化應(yīng)用方向相同，但從 2004年開始發(fā)文量占比要高于飼料化應(yīng)用方向，是秸稈綜合利用領(lǐng)域第三大研究熱點(diǎn)方向?；匣瘧?yīng)用方向的發(fā)文數(shù)量雖然逐年上升，但在各個(gè)年段的占比基本保持 5%左右，整體關(guān)注熱度相對(duì)較低。

圖4 秸稈綜合利用中文發(fā)文5個(gè)應(yīng)用方向的研究關(guān)注度演變Fig. 4 Research attention evolution of five application of Chinese publication articals for comprehensive utilization of straw

2.5.2 不同應(yīng)用方向英文發(fā)文量的演變規(guī)律

英文發(fā)文在不同應(yīng)用方向的數(shù)量占比隨時(shí)間演變過程如圖5所示。從圖中可以看出，近20年來秸稈綜合利用領(lǐng)域的英文發(fā)文量雖然在逐年增長，但肥料化應(yīng)用方向和飼料化應(yīng)用方向的發(fā)文量占比卻在不斷降低，而燃料化應(yīng)用方向的發(fā)文量占比則處于遞增狀態(tài)，并于 2009年后成為秸稈綜合利用領(lǐng)域研究相對(duì)最熱的應(yīng)用方向（發(fā)文量占比超過40%）。在2009年之前，肥料化應(yīng)用方向是秸稈綜合利用領(lǐng)域研究英文文獻(xiàn)最熱的應(yīng)用方向，1999—2003年和2004—2008年兩個(gè)年段的發(fā)文量占比分別為51.71%和48.56%；而飼料化應(yīng)用方向的發(fā)文量占比則低于肥料化應(yīng)用方向，在 1999—2003年和2004—2008年兩個(gè)年段的發(fā)文量占比分別為31.1%和23.18%，為秸稈綜合利用研究領(lǐng)域英文文獻(xiàn)第二大熱點(diǎn)方向。從近 20年來的發(fā)文數(shù)據(jù)來看，原料化應(yīng)用方向和基料化應(yīng)用方向的發(fā)文量占比始終低于 5%，在秸稈綜合利用領(lǐng)域英文文獻(xiàn)中處于相對(duì)較低的關(guān)注水平。

圖5 秸稈綜合利用英文發(fā)文5個(gè)應(yīng)用方向的研究關(guān)注度演變Fig. 5 Research attention evolution of five application of English publication articals for comprehensive utilization of straw

2.6 中、英文研究熱點(diǎn)

對(duì)4個(gè)年段（1999—2003、2004—2008、2009—2013和2014—2019年）發(fā)表的中文和英文論文關(guān)鍵詞進(jìn)行提取、清洗、整理與統(tǒng)計(jì)，得到發(fā)表論文中的高頻關(guān)鍵詞，通過分析高頻關(guān)鍵詞在各個(gè)年段中的分布情況，來剖析秸稈綜合利用領(lǐng)域中文和英文研究熱點(diǎn)隨時(shí)間演變規(guī)律。

2.6.1 中文研究熱點(diǎn)

通過分析中文論文高頻關(guān)鍵詞在各個(gè)時(shí)間段的分布情況，可以看出中文研究熱點(diǎn)的變化規(guī)律變化（圖6）。結(jié)果表明：關(guān)于秸稈還田、秸稈覆蓋、長期施肥、土壤理化性質(zhì)、土壤水分、土壤微生物、土壤養(yǎng)分、土壤酶活性、小麥、水稻和產(chǎn)量等問題的研究是秸稈綜合利用領(lǐng)域中文文獻(xiàn)長期的研究熱點(diǎn)。其中，在 1999—2003年段比較獨(dú)特的研究關(guān)注點(diǎn)有鹽堿土、胡敏酸等；2004—2008年段比較獨(dú)特的研究關(guān)注點(diǎn)有好氧堆肥、節(jié)水等；2009—2013年段比較獨(dú)特的研究關(guān)注點(diǎn)有微生物生物量碳/氮等；2014—2019年段比較獨(dú)特的研究關(guān)注點(diǎn)有生物炭、群落結(jié)構(gòu)等。綜合來看，在 2009年之前，中文文獻(xiàn)比較關(guān)注秸稈綜合利用對(duì)土壤改良和培肥的影響；而在 2009年之后，更多的研究焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向了保護(hù)性耕作和作物產(chǎn)量變化以及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)等（王秋菊等，2019；葉新新等，2019；查良玉等，2015）。

2.6.2 英文研究熱點(diǎn)

通過分析英文論文高頻關(guān)鍵詞在各個(gè)時(shí)間段的分布情況，可以看出英文研究熱點(diǎn)的變化規(guī)律（圖7）。結(jié)果表明：關(guān)于tillage（耕作）、no-tillage（免耕）、conservation tillage（保護(hù)性耕作）、fertilization（施肥）、decomposition（分解）、growth performance（生長性能）、yeild（產(chǎn)量）、biomass（生物質(zhì)）、rumen fernentation（瘤胃發(fā)酵）等問題的研究是英文文獻(xiàn)長期的研究熱點(diǎn)。其中，在1999—2003年段比較獨(dú)特的研究關(guān)注點(diǎn)有urea（尿素）、feed intake（采食量）、nitrogen mineralization（氮礦化）和soil erosion（土壤侵蝕）等；2004—2008年段比較獨(dú)特的研究關(guān)注點(diǎn)有straw mulch（秸稈覆蓋）等；2009—2013年段比較獨(dú)特的研究關(guān)注點(diǎn)有hemicellulose（半纖維素）、hydrolysis（水解）和simultaneous saccharification and fermentation（同步糖化發(fā)酵）等；2014—2019年段比較獨(dú)特的研究關(guān)注點(diǎn)有bio-oil（生物油）、anaerobic digestion（厭氧消化）、methane（甲烷）和microbial community（微生物群落）等。綜合來看，在2009年以前，秸稈綜合利用領(lǐng)域英文文獻(xiàn)的關(guān)注點(diǎn)聚焦在飼料可消化性、對(duì)牲畜生長性能等影響的飼料化應(yīng)用和對(duì)作物產(chǎn)量、土壤有機(jī)碳等影響的肥料化應(yīng)用上；而在 2009年以后關(guān)注點(diǎn)開始轉(zhuǎn)向制備生物乙醇（Ogura et al.，2013；Nakhshiniev et al.，2014；Parushi et al.，2018）、沼氣（Plaimein et al.，2016；Paritosh et al.，2019）、秸稈生物質(zhì)熱解（Tabakaev et al.，2018；Yukesh et al.，2019）等燃料化應(yīng)用和土壤微生物、氮磷有機(jī)質(zhì)養(yǎng)分管理等肥料化應(yīng)用上（Benbi et al.，2012；Mehmet et al.，2018）。

圖7 秸稈綜合利用英文文獻(xiàn)分年段高頻關(guān)鍵詞分布Fig. 7 High frequency keywords on comprehensive utilization of straw collected from English publication articals by year

2.7 中、英文研究前沿

對(duì)2016—2019年段發(fā)表的中文和英文論文關(guān)鍵詞進(jìn)行提取、清洗、整理與統(tǒng)計(jì)，得到發(fā)表論文中的高頻關(guān)鍵詞，通過分析高頻關(guān)鍵詞的聚類情況，發(fā)掘秸稈綜合利用領(lǐng)域中文和英文的研究前沿。

2.7.1 中文研究前沿

利用高頻關(guān)鍵詞在文獻(xiàn)中的共現(xiàn)關(guān)系，通過聚類分析方法描述中文研究前沿（圖 8），結(jié)果表明秸稈綜合利用領(lǐng)域中文文獻(xiàn)主要有6個(gè)研究前沿。其中，肥料化應(yīng)用方向有3個(gè)研究前沿，分別是涉及秸稈還田相關(guān)的土壤養(yǎng)分、土壤微生物相關(guān)的研究（李棟宇等，2018；茍麗瓊等，2019；羅熳麗等，2020），秸稈還田、長期施肥等對(duì)土壤有機(jī)碳等土壤特性的影響作用研究（劉哲等，2018；王秋菊等，2019）和秸稈覆蓋、耕作方式等對(duì)作物產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益等影響的相關(guān)研究（任江波等，2018；李昊昱等，2019；葉新新等，2019）；燃料化有應(yīng)用方向有2個(gè)研究前沿，分別是秸稈生物炭相關(guān)的吸附、熱解等問題的相關(guān)研究（何佳聞等，2019）和秸稈發(fā)酵、預(yù)處理等問題的相關(guān)研究（丁紹蘭等，2018）；原料化有1個(gè)研究前沿，即秸稈復(fù)合材料力學(xué)性能、合成方法等相關(guān)問題的研究（朱士強(qiáng)等，2019；曾哲等，2019）。

圖8 秸稈綜合利用中文文獻(xiàn)研究前沿高頻關(guān)鍵詞聚類Fig. 8 Clustering map of high frequency keywords on comprehensive utilization of straw collected from Chinese publication articals research frontiers

2.7.2 英文研究前沿

利用高頻關(guān)鍵詞在文獻(xiàn)中的共現(xiàn)關(guān)系，通過聚類分析方法描述英文研究前沿（圖 9）。結(jié)果表明秸稈綜合利用領(lǐng)域英文文獻(xiàn)主要有8個(gè)研究前沿：分別是涉及秸稈生物質(zhì)熱解燃燒相關(guān)問題的研究（Singh et al.，2018；Teresa et al.，2019），保護(hù)性耕作等對(duì)作物產(chǎn)量、土壤碳環(huán)境等影響的相關(guān)研究（Sarker et al.，2019），秸稈纖維素酶解、同步糖化發(fā)酵等方法制備生物乙醇的相關(guān)研究（Procentese et al.，2019；Tantayotai et al.，2019），秸稈堆肥等過程中甲烷、一氧化二氮、二氧化碳等環(huán)境氣體排放問題的相關(guān)研究，秸稈發(fā)酵制備沼氣應(yīng)用的相關(guān)研究（Kilic et al.，2019），土壤微生物、氮磷養(yǎng)分等問題的相關(guān)研究（Akhtar et al.，2019），土壤有機(jī)質(zhì)激發(fā)效應(yīng)的相關(guān)研究（Kumar et al.，2019）以及效應(yīng)面優(yōu)化法的相關(guān)研究（Jafari et al.，2017）。

圖9 秸稈綜合利用英文文獻(xiàn)研究前沿高頻關(guān)鍵詞聚類Fig. 9 Clustering map of high frequency keywords on comprehensive utilization of straw collected from English publication articals research frontiers

3 結(jié)論

本文對(duì)近20年來在CSCD和SCI-E中收錄的以“秸稈綜合利用”為主題發(fā)表的中英文文獻(xiàn)進(jìn)行分析，通過高引論文、發(fā)文單位、發(fā)文作者等關(guān)鍵信息了解秸稈綜合利用領(lǐng)域研究現(xiàn)狀，5個(gè)應(yīng)用方向在不同年段的發(fā)文量占比了解中英文發(fā)文量的演變規(guī)律，并經(jīng)聚類高頻關(guān)鍵詞了解 5個(gè)應(yīng)用方向的中、英文研究熱點(diǎn)與前沿情況，能在一定程度上反映出秸稈綜合利用的技術(shù)發(fā)展歷程。主要結(jié)論如下：

（1）近 20年來，秸稈綜合利用領(lǐng)域的中英文發(fā)文量呈現(xiàn)不斷增長的趨勢(shì)。在 2008年以后，秸稈綜合利用領(lǐng)域中文文獻(xiàn)研究熱度開始處于快速升溫狀態(tài)，且中文研究已逐步占據(jù)領(lǐng)域主導(dǎo)地位。

（2）Wanapat、Mohan和張仁陟等學(xué)者，以及中國科學(xué)院、魯汶大學(xué)和西北農(nóng)林科技大學(xué)等機(jī)構(gòu)為推動(dòng)秸稈綜合利用研究，做出了巨大貢獻(xiàn)。

（3）近 20年來，肥料化應(yīng)用方向始終是秸稈綜合利用領(lǐng)域中文文獻(xiàn)最主要的研究方向。在2004年之前，秸稈綜合利用領(lǐng)域中文文獻(xiàn)的研究應(yīng)用方向相對(duì)強(qiáng)弱表現(xiàn)為肥料化>飼料化>原料化>燃料化>基料化；在2004年之后，秸稈綜合利用領(lǐng)域中文文獻(xiàn)的研究應(yīng)用方向相對(duì)強(qiáng)弱表現(xiàn)為肥料化>燃料化>原料化>飼料化>基料化。與秸稈綜合利用領(lǐng)域中文研究關(guān)注方向不同，近 20年來在肥料化應(yīng)用方向和飼料化應(yīng)用方向的英文發(fā)文量占比處于不斷下降趨勢(shì)，而燃料化應(yīng)用方向的英文發(fā)文量占比處于不斷上升趨勢(shì)。在 2009年之前，英文文獻(xiàn)對(duì)肥料化和飼料化應(yīng)用給予了相對(duì)較高的關(guān)注度；而在 2009年以后，更多的研究關(guān)注方向轉(zhuǎn)移到了燃料化應(yīng)用。中文和英文文獻(xiàn)對(duì)于秸稈原料化和基料化應(yīng)用研究始終關(guān)注度較低。

（4）近 20年來秸稈綜合利用中英文研究熱點(diǎn)的變化契合秸稈綜合利用研究方向的變化規(guī)律。在2009年之前，中文文獻(xiàn)比較關(guān)注秸稈綜合利用對(duì)土壤改良和培肥的影響；而在 2009年之后，更多的研究焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向了保護(hù)性耕作和作物產(chǎn)量變化以及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)等。與中文研究焦點(diǎn)不同的是，在 2009年以前，英文文獻(xiàn)對(duì)秸稈綜合利用的關(guān)注點(diǎn)聚焦在飼料可消化性、對(duì)牲畜生長性能等影響的飼料化應(yīng)用和對(duì)作物產(chǎn)量、土壤有機(jī)碳等影響的肥料化應(yīng)用上；而在 2009年以后關(guān)注點(diǎn)開始轉(zhuǎn)向制備生物乙醇、沼氣、秸稈生物質(zhì)熱解等燃料化應(yīng)用和土壤微生物、氮磷有機(jī)質(zhì)養(yǎng)分管理等肥料化應(yīng)用上。

（5）秸稈綜合利用領(lǐng)域中文研究前沿主要涉及秸稈肥料化、燃料化和原料化3個(gè)應(yīng)用方向，共有秸稈還田對(duì)土壤特性的影響作用、秸稈覆蓋對(duì)作物的影響、秸稈熱解和發(fā)酵應(yīng)用、秸稈復(fù)合材料力學(xué)性能及合成方法等 6個(gè)重要前沿。與中文文獻(xiàn)不同，英文文獻(xiàn)近年來的研究比較傾向于秸稈綜合利用對(duì)環(huán)境的影響，如保護(hù)性耕作等對(duì)土壤碳環(huán)境的影響和秸稈堆肥過程中甲烷和一氧化二氮等環(huán)境氣體排放問題等；除此之外，還有秸稈生物質(zhì)熱解燃燒、秸稈發(fā)酵制備生物乙醇和沼氣等涉及秸稈燃料化應(yīng)用方向的前沿研究，同時(shí)還有肥料化應(yīng)用對(duì)土壤微生物及氮磷養(yǎng)分影響等，研究的點(diǎn)較多，面較廣。

4 展望

如何將秸稈資源變成寶，將農(nóng)業(yè)的另一半利用的更好，是我們下一步的工作和研究方向。建議要明確發(fā)展方向，充分發(fā)揮好秸稈的“四大功能”：

一是聚焦肥料化利用，促進(jìn)耕地保育。耕地是糧食生產(chǎn)的命根子，秸稈是土壤有機(jī)質(zhì)的重要來源，要因地制宜推進(jìn)秸稈直接還田、有機(jī)肥還田、炭化還田，發(fā)揮好秸稈在改善土壤性狀、優(yōu)化土壤功能、提高耕地質(zhì)量等方面的重要作用，為落實(shí)“藏糧于地”戰(zhàn)略、夯實(shí)國家糧食安全基礎(chǔ)提供有力支撐。

二是聚焦飼料化利用，促進(jìn)種養(yǎng)循環(huán)。農(nóng)作物秸稈上聯(lián)種植業(yè)，下聯(lián)養(yǎng)殖業(yè)，是草食動(dòng)物不可或缺的“五谷雜糧”。要進(jìn)一步推進(jìn)秸稈青黃貯、膨化、壓塊等飼料化利用，充分發(fā)揮秸稈的聯(lián)結(jié)紐帶作用，推動(dòng)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)高效結(jié)合。

三是聚焦燃料化利用，促進(jìn)節(jié)能減排。秸稈是“零碳排放”的生物質(zhì)能源，具有清潔可再生的特點(diǎn)。要推進(jìn)成型燃料、打捆直燃、秸稈燃?xì)獾热剂匣?，大力發(fā)展秸稈供熱、秸稈供氣、秸稈供暖，不斷優(yōu)化農(nóng)村用能結(jié)構(gòu)、推動(dòng)節(jié)能減排。

四是聚焦基料化、原料化利用，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。秸稈是開啟農(nóng)尾工頭的“金鑰匙”，是農(nóng)業(yè)生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的增長點(diǎn)。要通過壯大秸稈育秧基質(zhì)、食用菌基料、清潔制漿造紙、零甲醛板材等規(guī)模化產(chǎn)業(yè)，將豐富的秸稈資源轉(zhuǎn)化為高附加值的綠色產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)秸稈全值利用、梯次利用，發(fā)揮秸稈在拓展農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈、解決農(nóng)村就業(yè)等方面的重要作用，為農(nóng)民增收、為農(nóng)業(yè)增效。