何化春，賈亞敏

（太原理工大學，山西太原 030024）

21 世紀以來，隨著工程技術與生物技術不斷發(fā)展，設施農(nóng)業(yè)與工業(yè)化生產(chǎn)方式高度融合，促進了我國設施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，并已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的典型[1]。設施蔬菜生產(chǎn)借助于專用設備而對區(qū)域內(nèi)氣候環(huán)境進行人為改造，以實現(xiàn)高附加值和反季節(jié)蔬菜種植生產(chǎn)目的，不僅為反季節(jié)蔬菜提供適宜的生長環(huán)境，還能增強規(guī)避不利自然因素的能力，保障應季和反季節(jié)蔬菜生產(chǎn)[2]。中國是蔬菜第一生產(chǎn)大國，設施蔬菜在近30 年得到了快速發(fā)展。提高設施蔬菜生產(chǎn)資源利用率，保證適時向市場提供優(yōu)質(zhì)安全的產(chǎn)品，并促進設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展，是當前中國設施蔬菜生產(chǎn)中要解決的關鍵問題。

在世界人口、資源和環(huán)境問題日益突出的背景下，以科技含量高為特點的設施蔬菜生產(chǎn)具有其他生產(chǎn)方式無法比擬的突出優(yōu)勢。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國設施蔬菜在種植規(guī)模、相應產(chǎn)量和品質(zhì)方面，都已取得突飛猛進的發(fā)展。然而，設施蔬菜生產(chǎn)中呈現(xiàn)出生產(chǎn)環(huán)境差，勞動強度大，自動化程度低，土地產(chǎn)出率低，肥、藥、水、土地等資源利用率低，生產(chǎn)效益波動大等諸多問題，在蔬菜生產(chǎn)效益和品質(zhì)提升方面，仍有較大提升空間。因此，有必要系統(tǒng)梳理近30 年來設施蔬菜生產(chǎn)的研究成果和研究脈絡，進一步明晰研究熱點和發(fā)展趨勢。

隨著文獻計量學與計算機信息技術的迅速發(fā)展，為大數(shù)據(jù)可視化研究提供了有利途徑，是對傳統(tǒng)文獻綜述分析的拓展和補充。本研究從文獻計量學角度出發(fā)，利用陳超美[3]教授于2004 年推出的基于Java 環(huán)境的引文網(wǎng)絡分析工具CiteSpace，圍繞研究主題確定檢索方式，在CNKI（中國學術期刊全文數(shù)據(jù)庫）數(shù)據(jù)庫中進行檢索，并以可視化形式呈現(xiàn)設施蔬菜的相關研究現(xiàn)狀和前沿，為拓展及凝練設施蔬菜研究內(nèi)容奠定基礎和提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)獲取

本研究數(shù)據(jù)來源于中國學術期刊全文數(shù)據(jù)庫CNKI，為確保分析結果的權威性和代表性，選取檢索范圍限于SCI 來源期刊、EI 來源期刊和核心期刊。以“設施蔬菜”為主題詞進行檢索，檢索年限為1990-2020 年。檢索得到1238 篇文獻，為確保檢索文獻準確性，通過人工判讀文獻標題去除非相關文獻。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻計量法。文獻計量分析基于文獻屬性的外部特征，通過數(shù)學和統(tǒng)計學方法，對數(shù)據(jù)庫中相關文獻進行描述、評價及預測，其應用領域不斷擴大，分析內(nèi)容涉及作者、研究機構、關鍵詞和引用特征。結合CNKI 數(shù)據(jù)庫中文獻計量分析模塊呈現(xiàn)設施農(nóng)業(yè)的研究現(xiàn)狀、熱點和趨勢。

1.2.2 知識圖譜分析。知識圖譜分析屬于科學計量學分析方法，在以數(shù)學方程式表達科學發(fā)展規(guī)律的基礎上，通過對知識的挖掘、分析及可視化，以圖形方式呈現(xiàn)知識間結構關系及相應知識領域發(fā)展和變化，可高效梳理某一學科領域研究內(nèi)容、研究發(fā)展歷史、熱點及前沿問題。采用CiteSpace 信息可視化軟件進行分析，基于引文分析原理而將關鍵詞和作者共被引分析進行拓展，是當前科學計量學普遍采用的分析工具[4]。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)采用CiteSpace 軟件的5.6.R5 最新版本進行分析，下載網(wǎng)址為：（http://cluster.ischool.drexel.edu/～cchen/citespace/download/）。本研究中CiteSpace 主要運行參數(shù)設置為：時間段1990 年-2020 年，以1 年為時間單位進行切片，節(jié)點類型選擇關鍵詞，文獻選取標準為每個時間切片內(nèi)被引量前30的文章，選擇尋徑剪枝方式獲取知識圖譜。

2 結果與分析

2.1 “設施蔬菜”發(fā)文的時間分布特征

文獻查詢時間為1990 年至2020 年的30 年跨度，經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，該時間跨度內(nèi)最早文獻發(fā)表時間為1992年。自1992 年開始的28 年間，有關設施蔬菜研究的SCI 來源期刊、EI 來源期刊和核心期刊發(fā)表論文總數(shù)為1238 篇，歷年發(fā)表情況如圖1 所示。2008 年-2013年間，該主題相關發(fā)文量呈快速增加趨勢，到2013 年時，年度發(fā)文量達到120 篇。2008 年，正是農(nóng)業(yè)部《關于促進設施農(nóng)業(yè)發(fā)展的意見》發(fā)布之時，在政策推動、需求帶動、技術引領下，我國設施蔬菜產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展并取得長足發(fā)展。2013 年后呈下降趨勢，隨后呈現(xiàn)平緩發(fā)展，年度發(fā)文量在90 篇上下浮動。

圖1 設施蔬菜研究發(fā)文量的年度分布

設施蔬菜相關研究的發(fā)展與我國“菜籃子工程”提出和科研院校對設施蔬菜科學研究的大量投入直接相關，設施蔬菜的種植區(qū)域也從最初的山東地區(qū)，逐漸向全國各地延伸擴展，并在節(jié)能高效的設施蔬菜生產(chǎn)體系及管理技術等方面取得了明顯進展。

2.2 “設施蔬菜”領域研究的關鍵詞分析

關鍵詞代表了文章的主題，是從發(fā)表文獻題目、摘要或關鍵詞中揀選的能表征文獻主題內(nèi)容的實詞，高頻率關鍵詞可代表該研究領域的研究熱點，反映研究領域的主要內(nèi)容和方向。如表1 為高頻關鍵詞及其出現(xiàn)頻次，其中設施蔬菜、日光溫室、蔬菜大棚、設施菜地、設施栽培等與設施蔬菜同義詞匯為高頻關鍵詞，以葉菜、茄果類、根莖類和瓜類蔬菜為主要分類，圍繞種植年限、產(chǎn)業(yè)化、土壤成分、土壤養(yǎng)分、有機肥、復合肥、蔬菜產(chǎn)量、連作障礙、重金屬、品質(zhì)提升等研究主題和方向開展。

表1 設施蔬菜研究高頻關鍵詞及其出現(xiàn)頻次

2.2.1 關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡分析。在對關鍵詞出現(xiàn)頻率進行排序的基礎上，通過CiteSpace 軟件的可視化功能探索高頻關鍵詞之間的關系。圖2 所示為關鍵詞共現(xiàn)圖譜，展示了設施蔬菜研究關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡結構緊密，密度高，范圍廣，專注度較高?？梢?，蔬菜、設施蔬菜、日光溫室、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)等多個相互關聯(lián)的聚類主體，其中有關設施蔬菜研究內(nèi)容集中在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)、園藝作物、設施蔬菜、溫室和大棚設施等方面，涵蓋設施蔬菜溫室或大棚為主的設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式研究；設施蔬菜生產(chǎn)的蔬菜類型，如葉菜、茄果、根莖和瓜類；設施蔬菜生產(chǎn)中品質(zhì)和產(chǎn)量保證所需的水肥管理、病蟲害生物防治及管理等；設施蔬菜生產(chǎn)對土壤養(yǎng)分和土壤微生物以及連作對土壤理化性質(zhì)的影響；設施蔬菜產(chǎn)業(yè)化及其經(jīng)濟效益（產(chǎn)量）和生態(tài)效益（溫室氣體排放等）。

圖2 設施蔬菜研究的關鍵詞共現(xiàn)圖譜

2.2.2 關鍵詞突現(xiàn)分析。2007 年以前，設施蔬菜研究熱點集中在蔬菜、日光溫室、園藝作物、設施蔬菜栽培等指標，2007 年后，設施蔬菜生產(chǎn)成為我國重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，同時大棚蔬菜的生產(chǎn)方式進一步拓寬了設施蔬菜生產(chǎn)方式，成為設施蔬菜供給的有效補充。此外，各關鍵詞持續(xù)時間較長，有關蔬菜生產(chǎn)的設施、種類、質(zhì)量和品質(zhì)是研究熱點。

表2 高頻關鍵詞突現(xiàn)特征

2.2.3 關鍵詞時序分析。某一研究領域的“研究主題”是一定時間段內(nèi)眾多學者探討和解決的中心問題，通過CiteSpace 分析軟件可得到關鍵詞的時序圖譜，用于反映不同關鍵詞的出現(xiàn)時間，能直觀觀測到每個時期最熱門的話題和文獻。如圖3 所示的設施蔬菜研究Time Line 視圖，將設施蔬菜研究領域的關鍵詞網(wǎng)絡分為多個聚類，并按時間順序排列，分析觀察到如下現(xiàn)象：設施蔬菜發(fā)展前期的研究集中在設施上，日光溫室為主題的研究出現(xiàn)于1996 年；到2000 年前后，研究主題逐漸豐富，包括設施蔬菜生產(chǎn)中的可持續(xù)發(fā)展、病蟲害防治等內(nèi)容；2004-2007 年間，出現(xiàn)了關注設施蔬菜生產(chǎn)中土壤酶活性的文獻，期間土壤養(yǎng)分和水肥調(diào)控等研究占據(jù)較大比例；2010 年之后，研究集中在優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)目標下的設施蔬菜生產(chǎn)，生產(chǎn)管理機械化研究增多，具體涵蓋設施管理、栽培和采收管理的機械化；近年來，有關設施蔬菜生產(chǎn)設備使用年限、連作障礙、土壤及農(nóng)產(chǎn)品中重金屬含量等可持續(xù)發(fā)展問題逐漸引起重視。

圖3 1990-2020 年期間設施蔬菜研究Time Line 圖譜

2.2.4 設施蔬菜研究機構分析。就CNKI 數(shù)據(jù)庫中檢索設施蔬菜得到的1238 篇文獻中，涉及研究機構很多，根據(jù)發(fā)表文獻數(shù)量來看，中國農(nóng)業(yè)大學、中國農(nóng)業(yè)科學院、沈陽農(nóng)業(yè)大學、中國科學院大學等機構發(fā)文量位居前列，在設施蔬菜研究方面凸顯較強的影響力和科研實力。

3 結論與討論

基于CNKI 數(shù)據(jù)庫，通過對設施蔬菜領域研究主題和關鍵詞突現(xiàn)的綜合分析和歸納總結，可知我國設施蔬菜研究內(nèi)容豐富，雖較之荷蘭、日本等設施農(nóng)業(yè)發(fā)達國家仍有較大差距，但仍在我國農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值中占據(jù)10%左右比例。據(jù)2016 年4 月我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)《全國種植業(yè)結構調(diào)整規(guī)劃（2016 年-2020 年）》，到2020 年設施蔬菜產(chǎn)量將占蔬菜總產(chǎn)量35%以上[5]。因此，設施蔬菜生產(chǎn)正在經(jīng)歷重要轉(zhuǎn)折。我國設施蔬菜發(fā)展正由單家獨戶松散狀態(tài)，逐漸向規(guī)?；C械化和區(qū)域化方向發(fā)展。蔬菜種類日益豐富，經(jīng)品種認定種類呈增加趨勢。在生產(chǎn)管理過程中，有關水肥一體化、生物防治、土壤連作障礙破除、機械化、數(shù)字化和信息化水平得到了較大提高[6]。

針對我國北方地區(qū)日光溫室普遍存在采光和保溫性能差的問題，研發(fā)并形成了包括日光溫室、大棚、連棟節(jié)能日光溫室等多種適應區(qū)域蔬菜生產(chǎn)的設施農(nóng)業(yè)形式，提高了保溫性和土地利用率[7]；同時在溫室環(huán)境控制和信息化等方面，溫濕通用數(shù)據(jù)獲取和監(jiān)測設備的研發(fā)及應用，為作物生長發(fā)育環(huán)境因子的調(diào)控提供有效參數(shù)[8]；針對設施蔬菜生長環(huán)境的多輸入、多輸出、非線性等難以建立高效數(shù)學模型的制約，提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡分析的專家系統(tǒng)用于溫濕控制[9]。

有關設施蔬菜基礎生物學研究也有了質(zhì)的飛躍，期間出版發(fā)行了《蔬菜栽培學》《園藝學概論》等教材及學術論著，黃瓜[10]、甜瓜[11]、辣椒[12]、番茄[13]、迷你番茄[14]等蔬菜作物的風味品質(zhì)、產(chǎn)量及抗逆機制等研究有了深度發(fā)展；同時，設施蔬菜育苗技術也有了長足的進步[15]，育苗設施日益完善，從日光溫室穴盤育苗發(fā)展到集約化工廠化育苗；育苗基質(zhì)[16]也從傳統(tǒng)土壤材料到包含秸稈、草炭和蛭石的混合基質(zhì)，降低育苗成本的同時，提升幼苗品質(zhì)。

設施蔬菜生產(chǎn)中養(yǎng)分、水分等資源利用效率的研究很多，配合有機和無機肥料保障蔬菜生產(chǎn)，并在節(jié)水灌溉等設施研發(fā)及應用方面有了突破。整合蔬菜配方施肥[17]和水肥一體化[18]等新技術方面的研究成果，可將蔬菜作物生長發(fā)育所需的水和養(yǎng)分按照作物生長需求定量、定時直接輸送到作物根系，達到節(jié)水、節(jié)肥、省藥和省工的綜合效應。此外，CO2肥料的研發(fā)應用[19]，不僅可以增強蔬菜對生物逆境和非生物逆境的抗性，還可同時改變作物的礦物質(zhì)吸收和分配，提高光合作用和產(chǎn)量。

在設施蔬菜專業(yè)化和規(guī)?；l(fā)展過程中，連作障礙、土傳病蟲害、次生鹽漬化等土壤質(zhì)量退化和環(huán)境問題呈現(xiàn)增多趨勢[20]。在深入系統(tǒng)揭示影響土壤環(huán)境問題綜合因素的同時，逐步明確了土壤養(yǎng)分、土壤微生物及溫室溫濕度之間的相關關系[21-22]。

設施蔬菜產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)安全也是備受關注的問題。不同水肥條件、不同覆膜材料以及溫室管理條件，對蔬菜菜品中糖類、維生素、蛋白質(zhì)、有機酸、糖酸比等品質(zhì)性狀相關指標的研究日益增加。在城鄉(xiāng)交錯區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染問題凸顯的情況下，減少蔬菜中重金屬含量的育種和管理研究取得較大進展[23-24]；防蟲網(wǎng)[25]、生物農(nóng)藥[26]和有色薄膜[27]等環(huán)境友好型病蟲害防治技術也取得突破。