近20年全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究的熱點(diǎn)與趨勢(shì)

李雅麗，張紅娟，閆海琴，劉孟竹，裴宏偉*

1.河北建筑工程學(xué)院市政與環(huán)境工程系

2.河北省水質(zhì)工程與水資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

地下水是支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和維護(hù)生態(tài)平衡的重要自然資源[1]，也是維持全球范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)、確保糧食安全的重要戰(zhàn)略要素[2]。然而，全球地下水資源空間分配嚴(yán)重不均，導(dǎo)致部分國(guó)家及地區(qū)出現(xiàn)不同程度的水資源匱乏問(wèn)題[3]。隨著世界人口的持續(xù)增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，為了滿足日益增加的糧食需求，全球耕地面積正在快速擴(kuò)張，人類對(duì)地下水資源的消耗和開采強(qiáng)度也將越來(lái)越高[4]。在局部地下水長(zhǎng)期超采的區(qū)域中，形成了多個(gè)區(qū)域性的巨大地下水位漏斗，并衍生出地面沉降、海水倒灌等次生問(wèn)題[5]。此外，為了提高糧食產(chǎn)量，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中廣泛使用農(nóng)藥及化肥[6]，其殘留物大量累積在農(nóng)田土壤中，隨著灌溉和降雨入滲到地下水系統(tǒng)，直接威脅人類健康[7-9]。一方面，農(nóng)業(yè)灌溉對(duì)地下水的依賴程度遠(yuǎn)超其他行業(yè)，在主要行業(yè)的地下水利用比例中，農(nóng)業(yè)為42%，工業(yè)為24%，生活飲用為36%[10-11]。另一方面，全球地下水開采量的90%以上用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，地下水已經(jīng)成為保障世界糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定的重要戰(zhàn)略資源[12]。因此，識(shí)別農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和演變趨勢(shì)，對(duì)于理解全球農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用等具有重要意義。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)利用統(tǒng)計(jì)學(xué)和數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)和可視化分析，可用于分析全球各領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及趨勢(shì)[13]。近年來(lái)，隨著文獻(xiàn)計(jì)量分析軟件的不斷完善與推廣，文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)在諸多領(lǐng)域得到了發(fā)展[14-16]。其中，CiteSpace軟件因其獨(dú)特的引文分析能力被廣泛應(yīng)用[17]。目前，國(guó)內(nèi)外在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響方面的研究多集中在非點(diǎn)源污染或農(nóng)業(yè)節(jié)水方面，而對(duì)該領(lǐng)域研究進(jìn)展進(jìn)行系統(tǒng)梳理還不多見。筆者采用CiteSpace可視化文獻(xiàn)分析工具，系統(tǒng)地刻畫了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響領(lǐng)域研究熱點(diǎn)的演變軌跡，識(shí)別并提煉出該研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究提供思路和啟發(fā)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

采用中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫(kù)作為中文文獻(xiàn)檢索平臺(tái)，檢索方式選擇高級(jí)檢索，來(lái)源類別限定為“核心期刊”（具體包括中文核心期刊、中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)和南京大學(xué)核心期刊），以“農(nóng)業(yè)”或“農(nóng)田”并“地下水”為主題詞進(jìn)行檢索，檢索時(shí)間跨度為2000—2020年，經(jīng)人工確認(rèn)研究主題無(wú)誤且沒有重復(fù)記錄后，共得到1 681篇中文文獻(xiàn)。外文文獻(xiàn)來(lái)源于Web of Science （WoS）數(shù)據(jù)庫(kù)核心合集，設(shè)置檢索策略為 TS=（agricultural or cropland or farmland）and groundwater，語(yǔ)言選擇 English，文獻(xiàn)類型為Article和Review，時(shí)間跨度為2000—2020年，同樣經(jīng)過(guò)人工確認(rèn)研究主題無(wú)誤且沒有重復(fù)記錄后，共得到9 939篇英文文獻(xiàn)。

1.2 研究方法

CiteSpace是由陳超美博士開發(fā)的用于展示科學(xué)發(fā)展中熱點(diǎn)與趨勢(shì)的文獻(xiàn)計(jì)量軟件[18-19]。該軟件可通過(guò)設(shè)置不同的時(shí)段、剪切和拼接等方式，將文獻(xiàn)信息以網(wǎng)絡(luò)圖譜的形式可視化，從而反映某領(lǐng)域的研究前沿[20-21]。利用CiteSpace 5.5R2軟件，選擇Country、Author、Institution、Keyword和 Reference對(duì)國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行對(duì)比分析，并進(jìn)行聚類分析和突變檢測(cè)，以探究該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及未來(lái)發(fā)展方向。在共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜中，節(jié)點(diǎn)圓圈大小表示其所代表文字出現(xiàn)的頻次高低，節(jié)點(diǎn)間的連線粗細(xì)代表其相互聯(lián)系的緊密程度[22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)文量與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)分析

發(fā)文量的變化可以反映該領(lǐng)域在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的研究態(tài)勢(shì)和發(fā)展速度。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究的領(lǐng)域內(nèi)，CNKI和WoS的全球發(fā)文量整體呈上升趨勢(shì)（圖1）。但是，CNKI和WoS的增長(zhǎng)速度存在顯著的差異：CNKI為1.45篇/a，WoS為53.7篇/a，二者相差約37倍。WoS年發(fā)文量在2002年以后快速增長(zhǎng)，從2002年的131篇增至2020年的1 204篇，呈持續(xù)上升趨勢(shì)，特別是2020年，發(fā)文量較2019年增長(zhǎng)了19.44%，表明近2年全球?qū)W者對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響領(lǐng)域研究的關(guān)注度較高。近20年CNKI中相關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)量變化可以分2個(gè)階段：1)2000—2009年為緩慢上升階段，從 38篇增至115篇；2)2010—2020年為緩慢下降階段，雖然有波動(dòng)，但是總體呈減少趨勢(shì)，從114篇降至67篇。

圖1 2000—2020年全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究領(lǐng)域的發(fā)文量Fig.1 Number of papers on the impact of global agricultural production on groundwater from 2000 to 2020

近20年，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究領(lǐng)域，發(fā)文量較高的國(guó)家依次為美國(guó)、中國(guó)、印度、德國(guó)和澳大利亞（圖2）。美國(guó)發(fā)文量為2 479篇，占總發(fā)文量的24.94%；其次為中國(guó)1 560篇（15.70%）和印度884篇（8.89%）。同時(shí)，對(duì)比 CNKI發(fā)文量（圖 1）和WoS中中國(guó)學(xué)者發(fā)文量逐年增加的情況，表明中國(guó)學(xué)者的研究成果更傾向于在國(guó)際刊物上發(fā)表。

圖2 WoS中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)圖譜Fig.2 Map of countries cooperation network on the impact of agricultural production on groundwater in WoS

2.2 作者合作關(guān)系分析

通過(guò)分析作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜的特征，可確定該領(lǐng)域的核心團(tuán)隊(duì)及其合作關(guān)系。WoS作者合作網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)部分集中但整體分散的局面〔圖3（a）〕，表明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究領(lǐng)域中的學(xué)者大多以團(tuán)隊(duì)的方式進(jìn)行研究，但團(tuán)隊(duì)間少有合作。主要研究團(tuán)隊(duì)有中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的霍再林、黃冠華團(tuán)隊(duì)，中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所的宋獻(xiàn)方團(tuán)隊(duì)，意大利費(fèi)拉拉大學(xué)的Micol Mastrocicco團(tuán)隊(duì)，加州大學(xué)的Tonmas Harter和長(zhǎng)安大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的錢會(huì)團(tuán)隊(duì)。其中，發(fā)文量最多的2位作者是來(lái)自中國(guó)的霍再林和宋獻(xiàn)方（霍再林2011—2020年發(fā)文34篇，宋獻(xiàn)方2008—2020年發(fā)文30篇），表明中國(guó)學(xué)者在國(guó)際上具有重要的學(xué)術(shù)影響力。

與WoS結(jié)果相似，CNKI作者合作關(guān)系具有小集中、大分散的特點(diǎn)〔圖3（b）〕。目前，該領(lǐng)域已經(jīng)形成多個(gè)核心研究團(tuán)隊(duì)，但團(tuán)隊(duì)之間的聯(lián)系較弱，學(xué)術(shù)交流較少。CNKI中的核心團(tuán)隊(duì)主要有4個(gè)：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所齊學(xué)斌團(tuán)隊(duì)、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所張光輝團(tuán)隊(duì)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院史海濱團(tuán)隊(duì)、新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院周金龍團(tuán)隊(duì)。其中，齊學(xué)斌發(fā)文量達(dá)33篇，占總發(fā)文量的19.63%，是CNKI中發(fā)文量最多的學(xué)者；其次為張光輝，共發(fā)文22篇，其研究成果發(fā)表主要聚集在2006—2013年。綜上所述，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究領(lǐng)域已形成了顯著的核心團(tuán)隊(duì)，他們都是該領(lǐng)域的中堅(jiān)力量。

圖3 全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜Fig.3 Map of authors collaboration network on the impact of global agricultural production on groundwater

2.3 研究機(jī)構(gòu)合作關(guān)系分析

利用CiteSpace繪制了發(fā)文機(jī)構(gòu)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜（圖4）。WoS中發(fā)文量最多的機(jī)構(gòu)是中國(guó)科學(xué)院（Chinese Academy of Sciences），其發(fā)文量遠(yuǎn)高于其他機(jī)構(gòu)；其次分別為美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（United States Geological Survey）、美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究所（United States Department of Agriculture-Agriculture Research Service）、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)（University of Chinese Academy Sciences）和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)（China Agricultural University）。發(fā)文量排名前5的機(jī)構(gòu)中，有3所來(lái)自中國(guó)，表明中國(guó)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究領(lǐng)域發(fā)展快，研究成果多。圖4（a）中節(jié)點(diǎn)數(shù)為125，連線數(shù)為 98，網(wǎng)絡(luò)密度（Density）為 0.012 4，反映了各機(jī)構(gòu)間合作強(qiáng)度較大，合作關(guān)系密切。

圖4 全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究機(jī)構(gòu)合作圖譜Fig.4 Cooperation map of research institutions on the impact of global agricultural production on groundwater

CNKI機(jī)構(gòu)共現(xiàn)圖譜表明〔圖 4（b）〕，發(fā)文量較多的研究機(jī)構(gòu)有中國(guó)科學(xué)院大學(xué)（含原中國(guó)科學(xué)院研究生院數(shù)據(jù)，下同）、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所、新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院。其中，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)為發(fā)文最多的機(jī)構(gòu)，發(fā)文量為88篇，占總發(fā)文量的5.23%。同時(shí)，雖然各機(jī)構(gòu)間存在一定的合作，但是沒有形成顯著的合作網(wǎng)絡(luò)。

2.4 研究方向與熱點(diǎn)分析

關(guān)鍵詞是對(duì)文章內(nèi)容和核心要義的高度概括，可以反映某領(lǐng)域的研究方向和內(nèi)容[23]。通過(guò)分析關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖和高頻關(guān)鍵詞，可以直觀地展現(xiàn)該領(lǐng)域中主要研究?jī)?nèi)容隨時(shí)間的演進(jìn)[24]。運(yùn)用CiteSpace軟件，選擇時(shí)間切片為2年，繪制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究領(lǐng)域的關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖（圖5）。圖5節(jié)點(diǎn)所處的位置表示關(guān)鍵詞初現(xiàn)的時(shí)區(qū)，節(jié)點(diǎn)大小及連線粗細(xì)代表關(guān)鍵詞的頻次高低及其間的共現(xiàn)關(guān)系。CNKI研究關(guān)鍵詞隨時(shí)間一直在變化，并且各關(guān)鍵詞間共現(xiàn)強(qiáng)度大〔圖 5（a）〕。2000—2006年，高頻關(guān)鍵詞為地下水、水資源、再生水、灌溉等（表1），這個(gè)時(shí)期該領(lǐng)域主要的研究方向是水資源可持續(xù)利用與水環(huán)境保護(hù)對(duì)策。2006年以后，出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞為地下水埋深、硝態(tài)氮、地下水超采等，表明從2006年開始研究方向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈叵滤廴?，這段時(shí)期主要研究?jī)?nèi)容是改善水質(zhì)、土壤鹽堿化、地下水位下降等問(wèn)題。

WoS時(shí)區(qū)圖右上角關(guān)鍵詞代表近幾年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響領(lǐng)域的研究方向〔圖5（b）〕。出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞大多集中在2000年（表1），如地下水（groundwater）、土壤（soil）、硝態(tài)氮（nitrate）、管理（management）、灌溉（irrigation）、污染（contamination）等，這些高頻詞所代表的研究?jī)?nèi)容是該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。與CNKI不同的是，WoS在2000年就已經(jīng)開始進(jìn)行地下水農(nóng)業(yè)面源污染與重金屬污染等相關(guān)問(wèn)題的研究，并且長(zhǎng)期處于熱點(diǎn)內(nèi)容。2018年以后，出現(xiàn)的關(guān)鍵詞有可持續(xù)發(fā)展（sustainability）、干旱（drought）、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（risk assessment）、超采（depletion）等，說(shuō)明近幾年研究?jī)?nèi)容偏向地下水資源的合理配置與質(zhì)量評(píng)價(jià)。

表1 全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究高頻關(guān)鍵詞Table 1 High-frequency keywords of the research on the impact of global agricultural production on groundwater

突現(xiàn)詞是指其在某個(gè)時(shí)段內(nèi)頻次突然增高，分析研究領(lǐng)域中的突現(xiàn)關(guān)鍵詞，可以反映某領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及前沿[25]。CNKI在2000—2020年共檢測(cè)出 28個(gè)突現(xiàn)詞〔圖 6（a）〕。與時(shí)區(qū)圖〔圖 5（a）〕結(jié)果一致，研究熱點(diǎn)從早期的節(jié)水農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向地下水與土壤鹽分的相關(guān)問(wèn)題研究。研究熱點(diǎn)區(qū)域從石羊河流域轉(zhuǎn)變?yōu)槿A北平原，并且華北平原由于農(nóng)業(yè)活動(dòng)造成的地下水超采和污染是近幾年持續(xù)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題[26]。

圖5 全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖Fig.5 Keywords timezone view of research on the impact of global agricultural production on groundwater

圖6 全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖Fig.6 Keywords with bursts on the impact of global agricultural production on groundwater

WoS中共檢測(cè)出30個(gè)關(guān)鍵詞〔圖6（b）〕。早期的突現(xiàn)詞持續(xù)時(shí)長(zhǎng)都高達(dá)5年及以上，有的突現(xiàn)詞維持了12年之久，如2000—2012年的磷（phosphorus）、2000—2011年的溪流（stream）、2000—2012年的農(nóng)藥（pesticide）、2000—2010年的降解（degradation）等。2016年以后，研究熱點(diǎn)區(qū)域從美國(guó)（United States）轉(zhuǎn)向中國(guó)（China），表明越來(lái)越多學(xué)者開展中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究的相關(guān)工作。

2.5 研究主題演進(jìn)與核心文獻(xiàn)分析

研究主題的分布變化可以直觀地反映出某領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)、分析視角和研究方法隨時(shí)間的演變規(guī)律[27]。文獻(xiàn)共被引是指2篇文獻(xiàn)同時(shí)被其他文獻(xiàn)所引用，通過(guò)分析其被同時(shí)引用的頻次，可以更好地揭示某領(lǐng)域內(nèi)研究主題間的內(nèi)在聯(lián)系[28]。在CiteSpace軟件中，選擇節(jié)點(diǎn)類型為Reference，時(shí)間切片為2年，數(shù)據(jù)選擇標(biāo)準(zhǔn)為Top 25，即在每個(gè)時(shí)間切片內(nèi)提取被引用頻次最高的前25篇文獻(xiàn)。得到共被引文獻(xiàn)共現(xiàn)圖譜后，選擇Timeline View，生成文獻(xiàn)共被引時(shí)線圖（圖7）。圖7顯示了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究領(lǐng)域共被引文獻(xiàn)的12個(gè)研究主題及其間相互聯(lián)系的時(shí)間線，節(jié)點(diǎn)的大小代表文獻(xiàn)被引頻次的高低，時(shí)間流的顏色變化從左向右由紫色向黃色轉(zhuǎn)變，展示出研究前沿的發(fā)展趨勢(shì)及研究主題間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。聚類模塊值（Modularity Q）為0.845 5，遠(yuǎn)大于 0.3；平均輪廓值（Mean Silhouette）為 0.588 7，大于0.5，表明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響領(lǐng)域中研究主題的聚類結(jié)構(gòu)顯著并且合理。被引頻次較高的文獻(xiàn)大多都集中在聚類#0健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（health risk assessment）和#6地下水超采（groundwater depletion）中，并且目前仍處于活躍階段的聚類為#0。各聚類持續(xù)時(shí)長(zhǎng)明顯不同，其中聚類#3廢水（effluent）相關(guān)研究持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，長(zhǎng)達(dá)13年，聚類#0和聚類#6持續(xù)時(shí)間也較長(zhǎng)，分別為10年和9年。相較于聚類#3、#0和#6，有些聚類持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短，例如#10養(yǎng)分計(jì)量系統(tǒng)（MINAS）和#11地下水管理（groundwater management），這可能是由于學(xué)者們?cè)谔剿髟撝黝}時(shí)認(rèn)為其價(jià)值不足從而轉(zhuǎn)向了其他研究主題。聚類#9為GRACE衛(wèi)星，雖然其出現(xiàn)時(shí)間較晚，但在近幾年研究中的活躍程度較高，處于快速發(fā)展階段。

圖7 WoS農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究文獻(xiàn)共被引時(shí)線圖Fig.7 Co-cited timeline view of the research articles on the impact of agricultural production on groundwater in WoS

在WoS的共被引文獻(xiàn)出現(xiàn)頻次排名前10的論文中（表2），被引頻次最高的是世界衛(wèi)生組織（WHO）發(fā)布的《飲用水質(zhì)量指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)》第4版，這是地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)[29]。有5篇高被引論文屬于聚類#6，這表明地下水超采是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響領(lǐng)域中重要的奠基性研究主題。其中，影響力最高的是 Scanlon等[30]發(fā)表在Proceedings of the National Academy of Sciences的論文，該文運(yùn)用區(qū)域?qū)Ρ妊芯浚C合評(píng)估了美國(guó)高平原和加州中央河谷地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水資源的影響。其次分別為Taylor等[31]發(fā)表于Nature Climate Change的論文，其展示了東非地區(qū)極端降水事件對(duì)地下水的周期性補(bǔ)給機(jī)制；Famiglietti[32]揭示了世界各國(guó)對(duì)于地下水資源枯竭所造成全球水安全問(wèn)題存在隱瞞；Gleeson等[33]采用地下水足跡工具，闡明了對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要的地下水正在被過(guò)度開采；Rodell等[34]利用GRACE衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)集成的水文模型系統(tǒng)，展示了印度部分地區(qū)地下水位正以每年平均（4.0±1.0）cm的高度下降。雖然聚類#9起步最晚，但是其仍有1篇高被引論文——Dalin等[35]在Nature上探討了地下水資源與全球糧食消費(fèi)間的聯(lián)系。

表2 WoS農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究被引次數(shù)排名前10的論文Table 2 Top 10 articles in WoS on the research of the impact of agricultural production on groundwater

3 討論

近20年，在全球糧食短缺和水資源危機(jī)問(wèn)題愈加嚴(yán)峻的情況下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水的影響逐漸得到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。本研究初步揭示了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響領(lǐng)域的研究重點(diǎn)及發(fā)展態(tài)勢(shì)，對(duì)于深化理解全球地下水灌溉農(nóng)業(yè)和地下水環(huán)境治理與修復(fù)具有重要參考價(jià)值。從發(fā)展態(tài)勢(shì)看，全球發(fā)文量最多的國(guó)家仍為美國(guó)，雖然中國(guó)學(xué)者在國(guó)際期刊上發(fā)文增速較快，但具有高影響力的論文作者大多來(lái)自歐美等國(guó)家。

CNKI中近20年的研究可分為2個(gè)階段：初期階段（2000—2006年）主要圍繞如何加強(qiáng)地下水的管理與保護(hù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)水型農(nóng)業(yè)；穩(wěn)定階段（2006—2020年）主要指出并解決地下水所面臨的環(huán)境問(wèn)題。而WoS中地下水所存在的問(wèn)題及對(duì)策一直是研究的熱點(diǎn)及重點(diǎn)。因此在全球范圍內(nèi)，地下水超采和污染是學(xué)術(shù)界長(zhǎng)期關(guān)注的熱點(diǎn)話題，并且近幾年地下水健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主題逐漸活躍，可以預(yù)測(cè)今后一段時(shí)間內(nèi)全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響領(lǐng)域的主要研究熱點(diǎn)有：1)地下水污染與超采。世界上許多國(guó)家都存在著地下水資源枯竭問(wèn)題，如美國(guó)高平原和中央河谷，澳大利亞墨累達(dá)令盆地，西亞、南亞和中國(guó)華北平原等地區(qū)[36-37]。當(dāng)前，我國(guó)華北地區(qū)通過(guò)地下水壓采和南水北調(diào)工程的補(bǔ)水管控地下水超采問(wèn)題[38]，山前平原地區(qū)（如石家莊周邊）的地下水超采趨勢(shì)已經(jīng)基本得到遏制，有望為全球地下水超采治理提供重要的經(jīng)驗(yàn)；而針對(duì)全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所造成地下水氮、磷和有機(jī)物等污染現(xiàn)狀，進(jìn)行治理的主要方法有原位修復(fù)法和異位修復(fù)法[39]，其中原位修復(fù)法因其具有成本低、對(duì)周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為地下水污染治理的主要方法[40]。2)地下水污染引發(fā)的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究。由于地下水水質(zhì)惡化已經(jīng)嚴(yán)重威脅到人類的身體健康與環(huán)境安全，因此開展了許多相關(guān)的評(píng)價(jià)研究。其中，主要的研究方法是運(yùn)用水文地球化學(xué)法識(shí)別地下水中元素含量、離子平衡和水-巖相互作用過(guò)程中水化學(xué)成分的變化[41]。另外，為了提高評(píng)價(jià)結(jié)果的精準(zhǔn)性，通常還采用一些數(shù)學(xué)方法，如模糊綜合評(píng)價(jià)法、多變量分析法等[42]。隨著人類健康意識(shí)的提高和對(duì)水環(huán)境污染治理的重視，未來(lái)將有更多關(guān)于地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)方面的研究。

4 結(jié)論與展望

（1）通過(guò)CiteSpace文獻(xiàn)計(jì)量工具分析得出，全球近20年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究領(lǐng)域的發(fā)文量整體呈增加趨勢(shì)，其中WoS發(fā)文量呈直線上升趨勢(shì)，其增速約為CNKI的37倍；WoS中各國(guó)研究團(tuán)隊(duì)之間的科研合作關(guān)系較為緊密，美國(guó)發(fā)文量最高，其次是中國(guó)，中國(guó)學(xué)者的研究成果更多地發(fā)表在國(guó)際刊物上；作者合作關(guān)系呈現(xiàn)小集中、大分散的特點(diǎn)，CNKI和WoS發(fā)文量最多的作者分別為霍再林和齊學(xué)斌；WoS中研究機(jī)構(gòu)合作關(guān)系緊密，而CNKI中則較松散；CNKI發(fā)文量最多機(jī)構(gòu)為中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，WoS發(fā)文量最多的是中國(guó)科學(xué)院。

（2）CNKI和WoS在研究熱點(diǎn)方面存在一定的差異。CNKI的研究熱點(diǎn)由水資源、可持續(xù)利用等轉(zhuǎn)變?yōu)榈叵滤?、面源污染、鹽漬化等，WoS的研究熱點(diǎn)則長(zhǎng)期集中在地下水（groundwater）、硝態(tài)氮（nitrate）、管理（management）、污染（contamination）等，地下水污染與超采等仍是未來(lái)該領(lǐng)域的主要研究方向；CNKI的研究熱點(diǎn)區(qū)域?yàn)槿A北平原，WoS的研究熱點(diǎn)區(qū)域集中在中國(guó)（China）。

（3）“健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”和“地下水超采”研究主題中高被引文章居多，且“健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”將繼續(xù)處于活躍狀態(tài)；持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的主題為“廢水”，高達(dá)13年；近幾年出現(xiàn)的主題是“GRACE衛(wèi)星”，其活躍度較高，發(fā)展迅速；排名前10的高被引文獻(xiàn)中，有5篇屬于地下水超采，則該主題對(duì)全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響領(lǐng)域研究有著一定的奠基作用。

（4）本研究分析了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響領(lǐng)域研究前沿及發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于全球更好地把握該領(lǐng)域的研究動(dòng)態(tài)具有一定的借鑒作用。在該領(lǐng)域中，研究主題共有12個(gè)，呈現(xiàn)多元化趨勢(shì)。雖然中國(guó)作者及其團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上的影響力日趨增強(qiáng)，但是在全球廣泛合作的背景下，應(yīng)該加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)間以及與其他國(guó)家間的學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)地下水影響研究領(lǐng)域的發(fā)展。