李 霞，趙吉坤，呂小峰，蔡元新

（南京農(nóng)業(yè)大學信息管理學院 江蘇,南京 210031）

農(nóng)業(yè)不僅提供糧食、副食品、工業(yè)原料、資金和出口物資，還是國家經(jīng)濟建設和社會發(fā)展的重要支撐。高標準設施農(nóng)業(yè)可以運用農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新技術，加強農(nóng)作物防災減災能力，提高土地資源的可持續(xù)利用和改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件讓糧食高產(chǎn)出，并且一定程度上能夠有效解決人口老齡化所帶來的勞動力短缺等問題。據(jù)“大食物觀”學術研討會的數(shù)據(jù)，截至2022年5月26日，我國設施農(nóng)業(yè)面積高達4270 多萬畝，占世界設施農(nóng)業(yè)總面積的80%以上。在設施農(nóng)業(yè)發(fā)展日益凸顯的時代，國內(nèi)外研究學者開始重點關注高標準設施農(nóng)業(yè)的發(fā)展路徑，本文從學者已有研究出發(fā)，采用文獻細粒度和文獻計量法對國內(nèi)外2013—2023 年的設施農(nóng)業(yè)研究進行總結(jié)與分析，本文使用可視化工具CiteSpace 進行文獻分析，從整體上把握高標準設施農(nóng)業(yè)研究的動態(tài)，繪制知識圖譜，為設施農(nóng)業(yè)高標準化發(fā)展的未來研究方向提供有價值的建議。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)準備與研究方法

文獻細粒度分析是一種內(nèi)容分析方法，通過科學識別、全面統(tǒng)計和系統(tǒng)整理文獻，可以幫助研究者更好地理解文獻內(nèi)容。文獻計量法是一種客觀科學的定量分析方法，它通過捕獲文獻的外部特征，如關鍵詞、引文等，用來描述研究分布規(guī)律、發(fā)展歷程和預測未來研究趨勢[1]。本文使用CiteSpace 6.1R.6軟件對高標準農(nóng)田建設相關研究文獻進行可視化操作，繪制知識圖譜并分析聚類特征，客觀報告該領域的發(fā)文數(shù)量、研究熱點和未來研究方向[2]。

本文引文檢索的來源是2020 年1 月1 日—2023 年1月1日《中國知識基礎工程數(shù)據(jù)庫（CNKI）》和Web of Science 核心合集（WOS）。在CNKI庫中搜素關鍵詞為“設施農(nóng)業(yè)”，得到551篇相關文獻，檢索“高標準農(nóng)田建設”得到3335篇文獻，檢索“高標準農(nóng)田水利建設”僅7篇文獻，檢索“高標準農(nóng)業(yè)機械化建設”則顯示無結(jié)果。但搜索關鍵詞搜索內(nèi)容為“設施農(nóng)業(yè)OR 溫室OR 大棚”，文獻總數(shù)：1523 篇，并在Web of Science 核心合集搜索關鍵詞“Protected Agriculture OR Greenhouse”，搜索結(jié)果僅出現(xiàn)171篇文獻。本文依據(jù)2020年2月26日習近平總書記對全國春季農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作作出重要指示，即“要加強高標準農(nóng)田、農(nóng)田水利、農(nóng)業(yè)機械化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基礎設施建設”，結(jié)合文獻細粒度法對高標準設施農(nóng)業(yè)的研究劃分為四大類：高標準農(nóng)田建設、高標準農(nóng)田水利建設、高標準農(nóng)業(yè)機械化建設、溫室與大棚（見圖1）。

圖1 高標準設施農(nóng)業(yè)研究分類

1.2 我國高標準設施農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

由于資源稟賦和發(fā)展水平的不同，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展道路也各有差異，國內(nèi)不同地區(qū)設施農(nóng)業(yè)建設模式也存在著較大的差異。隨著我國設施農(nóng)業(yè)的不斷深入發(fā)展，目前中國各個省份都在依靠區(qū)域優(yōu)勢，因地制宜打造特色農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)等，將科技、人才、資金、信息等生產(chǎn)要素聚集起來，投身于高標準設施農(nóng)業(yè)建設。高標準設施農(nóng)業(yè)強調(diào)的是高標準，通過運用農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新技術，加強農(nóng)作物防災減災能力，同時提高糧食產(chǎn)量。然而，相較于荷蘭、以色列、日本等設施農(nóng)業(yè)發(fā)達的國家，中國設施農(nóng)業(yè)建設在集約化生產(chǎn)、智能化的生產(chǎn)管理和標準化的病蟲害防治方面還有一定差距。

根據(jù)2016年的設施農(nóng)業(yè)面積調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，貴州、江西及廣西等相對落后的省份在設施農(nóng)業(yè)建設方面仍有較大的發(fā)展空間，雖然這些省份的年輕人大多外出務工，但仍有相當多的農(nóng)村勞動力無法完全脫離農(nóng)業(yè)。西藏、青海等地區(qū)因地形、土壤、氣候等因素，設施農(nóng)業(yè)建設難以開展。這表明設施農(nóng)業(yè)建設的水平正在成為中國地域差距的一個新體現(xiàn)，并且這種差距還在不斷擴大。這種差距的原因主要是地形地貌等因素以及智能化與機械化水平的不足。例如，青海半干旱地區(qū)以及湖南、貴州等山區(qū)由于地形原因，大型機械設備難以進入。雖然湖南省近年來一直大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)與數(shù)字農(nóng)業(yè)，2022 年該省農(nóng)林牧漁業(yè)增加值預計將增長3.7%，但設施農(nóng)業(yè)建設是一項高度集約化、高投入的產(chǎn)業(yè)，如何吸引資源、技術人才等向設施農(nóng)業(yè)聚集需要進一步思考。根據(jù)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機械化管理司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016 年全國（不含港澳臺）設施農(nóng)業(yè)總面積（連棟溫室、日光溫室、塑料棚）為2082.88 千公頃，具體各?。ㄊ?、自治區(qū)）的設施面積分布情況如圖2所示。

圖2 2016年我國各省份設施農(nóng)業(yè)占地面積

2 國內(nèi)外高標準設施農(nóng)業(yè)研究進展

2.1 高標準農(nóng)田發(fā)展現(xiàn)狀

高標準基本農(nóng)田是經(jīng)過土地整治建設形成的一種高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、生態(tài)良好、抗災能力強、與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營方式相適應的集中連片基本農(nóng)田，高標準農(nóng)田建設有助于土地資源的可持續(xù)利用。近幾年，國內(nèi)學者研究農(nóng)田的基本特征，根據(jù)當?shù)厍闆r提出不同的農(nóng)田建設模式以及構(gòu)建高標準農(nóng)田的評價體系。國內(nèi)的農(nóng)田整治研究與國外略有不同。國外更多考慮農(nóng)場不同利益相關者的農(nóng)田分配與整治、土地最大利用價值問題以及可持續(xù)農(nóng)田建設；國內(nèi)更加關注耕地廢棄和土壤環(huán)境污染問題。最近，國內(nèi)外的學者都在專注于人口老齡化和人口減少導致糧食供應能力及農(nóng)業(yè)用地價值問題。依據(jù)國內(nèi)外高標準農(nóng)田建設現(xiàn)狀列出了主要參考文獻，具體情況如表1所示。

表1 高標準農(nóng)田建設研究現(xiàn)狀

2.2 高標準農(nóng)田水利發(fā)展現(xiàn)狀

農(nóng)田水利工程建設是高標準農(nóng)田的重要組成部分，主要包括田間溝渠和排水灌溉系統(tǒng)的建設。目前，中國學者在高標準農(nóng)田水利的建設中，主要關注水資源利用和節(jié)省能源以及CO2排放等問題；西方學者除了早期考慮灌溉方式對水資源的利用，還更多地考慮智能化、機械化等問題。同時，在當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀下，國內(nèi)學者研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)田水利之間的關系時，大多關注勞動力不足帶來的影響，而國外則已經(jīng)開發(fā)了兼顧農(nóng)民生產(chǎn)力的灌溉智能系統(tǒng)。本文將農(nóng)田水利工程研究分為節(jié)水灌溉系統(tǒng)、農(nóng)田水利建設與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)田水利工程建設研究進展等方面（見表2）。

表2 高標準農(nóng)田水利建設研究現(xiàn)狀

2.3 高標準農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展現(xiàn)狀

加強高標準機械化建設，農(nóng)業(yè)機械化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要標志和物質(zhì)技術基礎，關系到農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)鏈條延伸、農(nóng)產(chǎn)品市場競爭力提升和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。高標準農(nóng)業(yè)機械化建設可以改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高耕地生產(chǎn)率。首先，農(nóng)業(yè)機械化高質(zhì)量發(fā)展方面，西方研究大多為大規(guī)模的農(nóng)業(yè)機械化研究，國內(nèi)學者認為可以提高農(nóng)田流轉(zhuǎn)效率，發(fā)展規(guī)?；r(nóng)場。其次，在農(nóng)業(yè)機械化能源節(jié)約方面，國內(nèi)外學者出現(xiàn)相對的意見，國外學者認為應減少農(nóng)業(yè)機械化設備的數(shù)量，國內(nèi)認為降低能源消耗的實施應在不損害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的前提下進行。在高標準農(nóng)業(yè)機械化建設方面，國內(nèi)外研究學者研究熱點存在異質(zhì)性。本文對國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機械化研究進行分類和整合為幾個研究問題（見表3）。

表3 高標準農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展研究現(xiàn)狀

2.4 溫室與大棚發(fā)展現(xiàn)狀

在國外，溫室和大棚的區(qū)分研究并不明確，但我國的學者認為溫室和大棚是不同的概念。2004 年，西方國家開始研究溫室，國內(nèi)學者也開始關注溫室研究。自2017年起，國內(nèi)外學者開始對溫室建設展開研究，如光伏溫室、智能溫室等。溫室最初的設計是利用太陽能提高塑料溫室或玻璃溫室的空氣溫度，以滿足植物生長對溫度的要求。大棚是為了實現(xiàn)農(nóng)作物早熟增產(chǎn)而設計的。近年來，國內(nèi)外的研究主要關注溫室和大棚的節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展方面，研究主題也主要分為三個方面：節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展、溫室技術和大棚技術。學者們的主要研究方向包括提高作物產(chǎn)量和高效利用能源。本文將溫室大棚技術研究分類和整合（見表4）。

表4 溫室與大棚研究現(xiàn)狀

3 我國高標準設施農(nóng)業(yè)發(fā)展的研究主題分析

通過文獻關鍵詞統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)高標準設施農(nóng)業(yè)領域內(nèi)關鍵詞存在較強的相互關聯(lián)，形成了221 個節(jié)點和930 條連線的關鍵詞共現(xiàn)圖譜（見圖3）。使用CiteSpace提供的指標，如Modularity Q 值和Mean Silhouette S 值，研究得出，當Q 值＞0.3 時，聚類結(jié)構(gòu)顯著；當S 值＞0.7 時，聚類可信。該聚類圖譜的Q值為0.5099，S值為0.9532，說明聚類結(jié)構(gòu)顯著，結(jié)果可信。查閱相關文獻關鍵詞時間線圖譜發(fā)現(xiàn)，用地管理和鄉(xiāng)村振興是近幾年主要研究熱點，其研究方向主要為設施農(nóng)業(yè)基礎建設與土地利用之間的可持續(xù)發(fā)展，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢物利用問題。除了考慮設施農(nóng)業(yè)建設，研究還非常重視智能化、機械化、網(wǎng)絡化等問題。溫室是設施農(nóng)業(yè)的典型代表，研究也主要圍繞溫室和大棚構(gòu)成的系統(tǒng)進行。在智慧農(nóng)業(yè)研究方面，主要關注農(nóng)機化發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、能源環(huán)境績效等相關關系，以及結(jié)合農(nóng)村農(nóng)戶特征及行為的能源、環(huán)境、最大化產(chǎn)出等影響因素分析。

圖3 設施農(nóng)業(yè)相關文獻關鍵詞共現(xiàn)圖譜及時間線圖譜

4 結(jié)論與展望

本文對高標準設施農(nóng)業(yè)建設內(nèi)容總結(jié)并概括為以下幾點：一是規(guī)?；４笮拖冗M設施農(nóng)業(yè)，規(guī)模化的種植提升產(chǎn)量；二是現(xiàn)代化。先進的配套設施和現(xiàn)代化的管理模式，降低對勞動力的依賴；三是自動化。機械化程度高，分工明確；四是專業(yè)化。工作人員對設施的設計建造、種植管理，運營等各環(huán)節(jié)的高度專業(yè)化。國內(nèi)外的研究表明，我國的高標準設施發(fā)展仍面臨著三大難題。

（1）勞動力及技術人才不足。面對人口老齡化現(xiàn)狀與技術人才需求增加帶來的社會成本，技術人才與中年群體是否可以接受和使用高標準的設施，而政府層面上的相關普惠信貸和相關政策可以驅(qū)動農(nóng)戶行為。

（2）我國設施農(nóng)業(yè)發(fā)展缺乏的并不僅僅是高技術集成的農(nóng)業(yè)設備，更是與不同區(qū)域經(jīng)濟水平、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平相匹配的高標準的設施農(nóng)業(yè)發(fā)展方案與評價體系。由于近幾年國內(nèi)氣候嚴峻，考慮連續(xù)季節(jié)性降雨量不足條件下的高標準農(nóng)田水利建設是比較重要的。故在借鑒國外研究的可持續(xù)農(nóng)業(yè)排水系統(tǒng)的基礎上，根據(jù)我國地區(qū)的地理特征加強小型可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)田水利工程建設。

（3）由于大棚與溫室環(huán)境的控制過程極其復雜，許多發(fā)達國家已經(jīng)開始利用機器學習方法對其控制系統(tǒng)研究，故國內(nèi)的研究應多考慮先進的控制算法應用到溫室控制系統(tǒng)中，讓溫室生產(chǎn)基本實現(xiàn)了自動化及智能化。在解決上述難題時，更多要考慮到《減污降碳協(xié)同增效實施方案》，統(tǒng)籌能源安全、生態(tài)環(huán)境及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的工作。綜上，我國地域遼闊、資源豐富，同時受到不同地區(qū)的自然、技術和社會經(jīng)濟因素的影響，設施農(nóng)業(yè)尚未實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展。此外，一些農(nóng)村地區(qū)仍存在傳統(tǒng)小農(nóng)經(jīng)濟占主導、土地所有權主體虛置等社會問題，這也制約了高標準設施農(nóng)業(yè)的全面可持續(xù)發(fā)展。