基于科技文獻的農業工程學科發展報告（2021）

李安然 劉雨欣 王寶濟

摘要：本文利用VOSviewer和CiteSpace等文獻計量分析工具，通過對2021年CNKI和WOS（SCI）所收錄農業工程學科相關論文的數量與質量等的分析，從一個側面反映過去一年國內外農業工程領域研究及發展狀況。通過對CNKI的數據分析發現，2021年CNKI所收錄的農業工程學科學術論文超過15 676篇，發文量最多的核心期刊為《農業工程學報》;《農業工程學報》影響因子值最高;中國農業大學是在農業工程核心期刊發文最多的研究機構;國家自然科學基金對農業工程學科研究支持的力度最大;國內農業工程學科研究的核心詞是“農業機械”和“產量”。在WOS核心合集所收錄的文獻中，2021年中國無論在論文的數量上還是所發表論文的總被引頻次上都居領先地位，成為農業工程研究領域最有影響力的國家;中國科學院是最有影響力的研究機構;《Bioresource Technology》是國際農業工程研究最有影響力的出版物;“growth/生長”在2021年國際農業工程學科學術論文主題詞中有著最高的中心度。

關鍵詞：CNKI;WOS（SCI）;CiteSpace;農業工程;文獻計量

引言

1978年，全國科學大會將“農業工程”正式確立為一門學科并將其列入國家亟待發展的25門技術學科之一。經過44年的發展，該學科為中國農業現代化作出了重要的貢獻。2016年3月17日，國務院正式發布《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》，要求健全現代農業科技創新推廣體系，加快推進農業機械化，加強農業與信息技術融合，發展智慧農業，提高農業生產力水平[1]。重視農業工程科技創新對加快推進我國農業現代化和農村城鎮化至關重要[2]。

2017年以來，在教育部的推動與指導下，以新工科、新農科、新理科、新文科和新醫科建設為標志的新一輪學科創新與調整相繼啟動。農業工程學科因其既涉工又涉農的特性，處在學科交叉融合的集中點上，這使其在學科擴展與創新的內涵及方向上具有更大的創新空間[3]。

農業工程技術的進步離不開農業工程學科的發展和創新，學術論文（科技文獻）的發表在一定層面上可以揭示學科的發展趨勢和進程。CNKI（中國知網）和WOS（SCI）是中國及世界重要的科技文獻收錄與檢索系統之一，本研究利用2021年CNKI和WOS所收錄的農業工程學科相關學術文獻和數據，通過文獻計量探討2021年國內外農業工程領域學科發展狀況。

1 國內農業工程研究

在2021“軟科”發布的中國最好學科排名中[4]，國內擁有農業工程（0828）學科點的高校共有23所，高校排名均位于前50%。中國農業大學、華南農業大學和吉林大學位列2021年中國農業工程學科研究前3位（表1）。

1.1 數據來源

根據CNKI的分類原則，農業工程學科放在農業科技類目下，包括農業工程總論;農業動力、農村能源;農業機械及農具;農業機械化;農業電氣化與自動化、農業航空;農業建筑;農田水利及水污染防治;農田基本建設、農墾、農業工程勘測、土地測量、土地管理、規劃及利用等。2021年CNKI收錄農業工程類文獻15 676條，包括中文9737條，外文5939條。文獻來源為期刊論文14 414條、碩士論文938條、博士論文71條、國內會議79條、國際會議58條和報紙116條。發文量居前20的期刊共發文34 390篇（圖1）。

2021年中國知網收錄的國內主要刊發農業工程學科學術論文學術期刊有40種。2021年9月公布的《中國學術期刊影響因子年報（自然科學與工程技術）》顯示，2021年入選Q1和Q2區的農業工程學科期刊共有9種[5]，其中《農業工程學報》CI值最高（表二），達1414.214。

通常研究性較強的學術論文一般發表在“核心期刊”上，2021年5月出版的《中文核心期刊要目總覽（2020年版）》顯示，農業工程學科核心期刊有7種，分別是《農業工程學報》《灌溉排水學報》《農業機械學報》《節水灌溉》《排灌機械工程學報》《農機化研究》和《中國農機化學報》[6]。

本文以知網收錄的2020北大版農業工程核心期刊為數據源進行統計分析。通過以農業工程核心期刊為檢索來源發現，2021年7種農業工程核心期刊共刊發學術論文3406篇，比2020年（3551篇）有所減少。其中《農業工程學報》發文最多，達913篇，占比27.9%（圖2），《灌溉排水學報》和《排灌機械工程學報》近三年來發文量一直呈上升趨勢。

1.2 學科分布

根據知網的學科分類，發表在農業工程核心期刊上的論文涉及多個學科，占比超過10%的學科有農業工程學科（28.13%）和農業基礎科學（12.15%）（圖3）。

1.3 研究機構

統計發現，在農業工程核心期刊上發文量超過50篇的研究機構有14個，其中發文量最多的研究機構為中國農業大學，共發文282篇。發文量居前10的機構共發表論文1155篇，占比34%（圖4）。與2019年和2020年進行對比，發現中國農業大學和西北農林科技大學發文量在近三年中排名一直都處于第一和第二的位置。雖然西北農林科技大學近三年的發文量排名一直居于第二位，但近三來的發文量呈現下降趨勢。

1.4 基金分布

大部分核心期刊的論文研究都得到了各種基金的支持，其中支持論文最多的為國家自然科學基金，共支持論文發表1174篇，遠超其他基金。在統計的三年里，每年國家自然科學基金支持發表的論文數量都是最多的，對科研活動的順利開展作出了重大貢獻。支持論文數量居前10的基金中最少支持發表了29篇論文（圖5）。

1.5 研究領域

對學術論文研究領域的分析，情報學研究中應用較普遍的分析方法是共詞分析法。最常見的是利用論文關鍵詞及其共現關系來揭示某一領域的研究熱點、知識結構和關聯。關鍵詞已成為共詞分析最常用的詞源。分析發現，在2021年農業工程核心期刊中，詞頻最高的前20個關鍵詞分別是產量、模型、農業機械、土壤、試驗、深度學習、數值模擬、遙感、機器視覺、冬小麥、圖像處理、圖像識別、卷積神經網絡、玉米、無人機、灌溉、水稻、水分利用效率、土地利用和優化，其中出現頻次最高的依然是產量，共出現在97篇論文中（圖6）。

通過對關鍵詞的共現矩陣分析，發現農業機械-試驗共現頻次最高，達26次。其次是冬小麥-產量和水分利用效率-產量等（圖7）。

通過對關鍵詞的共現網絡分析，可以發現“農業機械”和“產量”是2021年中國農業工程核心期刊的研究中心，通過不斷的實驗，對農業機械進行設計和優化，提升其性能和易操作性;通過灌溉可以增加土壤水分從而提高產量。建立模型是試驗設計優化的有效途徑。先進的圖像識別與處理技術在農業生產中的應用研究也是農業工程科研人員的重要工作之一，如圖像處理技術在農業生產全過程的應用、利用數值模擬提高土地的利用效率、通過遙感技術促進精準農業的發展等（圖8）。

值得關注的是，通過對包括普通期刊在內的農業工程學科所有中文文獻的分析，發現在2021年CNKI收錄的9737條農業工程類中文文獻中，出現頻次最高的前20個關鍵詞分別是農業機械、應用、機械化、節水灌溉、對策、設計、問題、農田水利工程、農田水利、試驗、拖拉機、植保無人機、玉米、現狀、灌區、水稻、水利工程、農業、灌溉和馬鈴薯。與核心期刊相比，有5個詞相同，農業機械、試驗、玉米、灌溉和水稻。出現詞頻最高的是農業機械，其次分別是應用和機械化（圖 9）。

通過對關鍵詞的共現矩陣分析，發現問題-對策共現頻次最高，達68次。其次是試驗-設計、農田水利-節水灌溉和試驗-農業機械等（圖10）。

在關鍵詞共現網絡中，“問題”是中心詞（圖11）。由此可見，與在“核心期刊”發表論文的“高端研究者”不同，更多將論文發表在普通期刊上的基層農業工程科技工作者，更關注的是解決農業生產中的具體問題（問題、對策），更多的是對實際工作不斷地進行試驗改進設計，以更好地適應新技術的需要（試驗、設計）等。

2 國際農業工程研究

2021年JCR的農業工程（AGRICULTURAL ENGINEERING）類別（Category）共收錄16種期刊（表3）。根據JCR的學科分類規則，上述16種期刊中僅有9種期刊僅屬“農業工程”學科，其他7種期刊均是跨學科。

2.1 數據來源

通過WOS的學科分類檢索（WC=Agricultural Engineering），發現2021年Web of Science核心合集共收錄農業工程學科論文5480篇，本文選擇其中的Article（4483篇）、Review（291篇）和Proceedings Paper（627篇）共5 397篇作為數據源進行統計分析。這些論文的被引頻次總計16 769次，篇均被引3.11次，H指數為31。其中被引頻次最多的文章是“A comprehensive overview and recent advances on polyhydroxyalkanoates（PHA）production using various organic waste streams”。9種僅屬農業工程學科的期刊中只有7種在2021年被Web of Science核心合集收錄論文，共被收錄Article、Review和Proceedings Paper 743篇（表4）。

2.2 數據分析

一般而言，學術論文的數量（發文量或載文量）和質量（被引頻次總數或篇均被引）是衡量研究規模和影響力的主要計量指標。通過對2021年農業工程學科學術論文的數量、質量和研究熱點的分析，從一個方面反映國際農業工程學科領域的出版物、國家/地區、研究機構以及研究熱點的情況。

2.2.1 學術出版物

2021年的農業工程學科論文來自26種出版物，其中載文量居前11的出版物中，發文量都不低于100篇（表5）。Bioresource Technology的載文數量、H指數、總被引頻次和篇均被引都是最高的，且遠高于其他出版物。綜合分析來看，Bioresource Technology和Industrial Crops and Products是2021年國際農業工程領域最有影響力的刊物。中國出版的International Journal of Agricultural and Biological Engineering是中國唯一一種被WOS核心合集所收錄的期刊，雖然加入時間不長，但已具有較強的競爭力。

2.2.2 國家/地區

2021年，共有來自111個國家/地區的學術論文被收錄在WOS的農業工程學科中，收錄論文居前15的國家論文數均超過100篇（表6）。通過對WOS的數據分析，無論是論文的數量還是質量，2021年中國在全球農業工程學科領域表現優秀。從VOSviewer所獲得的可視化圖中可以看出，中國和美國合作較多（圖12）。進一步分析發現，中國發表論文居前3的出版物分別是Bioresource Technology（1219篇），Industrial Crops and Products（617篇）和International Journal of Agricultural and Biological Engineering（167篇），占全部論文總量的87.70%。尤其是在Bioresource Technology上所發表的論文占比很大。美國發文居前3的出版物分別是Bioresource Technology（154篇）、Transactions of the ASABE（115篇）和Industrial Crops and Products（110篇），占該國全部論文總量的69.03%。

2021年，在國際合作方面，與中國合作發文居前3的國家/地區分別是美國（148篇）、澳大利亞（53篇）和加拿大（49篇）。與美國合作發文居前3的國家/地區分別是中國（148篇）、印度（32篇）和巴西（20篇）?？梢?，在2021年的全球農業工程學科研究中，中美兩國既是影響力最大的兩個國家，也是合作最為密切的兩個國家。2017—2020年的全球農業工程發展報告中也體現了中美兩國的影響力和合作發文的密切程度。

2.2.3 研究機構

2021年WOS核心合集收錄1260個研究機構所發表的農業工程學科論文，發文量達到100篇以上的研究機構是中國科學院（177篇）、中國農業大學（117篇）和印度科學工業研究委員會（110篇）。2017—2021年，中國科學院每年都在WOS核心合集收錄論文量的機構排名中位列第一（表7）。

中國科學院是2021年全球農業工程學科發文量最多的機構，但印度科學工業研究委員會的H指數、被引頻次和篇均被引數均居于首位。

進一步分析，發現中國科學院的論文主要發表在Bioresource Technology（118篇）上，占其論文總量的66.67%，遠高于緊隨其后的Industrial Crops and Products（41篇）和Biomass & Bioenergy（6篇），也就是說中國科學院在農業工程領域的研究方向主要是生物資源技術方面。

2.2.4 研究方向和高被引論文

根據WOS的學科分類規則，2021年WOS所收錄的農業工程學科的學術論文同時與Biotechnology Applied Microbiology等16個學科交叉（表8）。

Biotechnology Applied Microbiology和Energy Fuels是交叉數量最多的2個學科，在一定程度上左右了全球農業工程學科的研究方向。

利用CiteSpace文獻分析工具，通過對2021年所有學術論文Keywords的統計分析，“performance/性能”出現的詞頻最高，同時bioma/生物、growth/生長等也是高頻詞（表9）。

通過對高頻主題詞的可視化處理，可以發現“performance/性能”是2021年WOS中農業工程學科研究出現頻率最高的主題詞（圖13）。但“performance/性能”并不是中心度最高的主題詞，“growth/生長”在2021年農業工程學科學術論文主題詞中有著最高的中心度。

通過對僅屬“農業工程”學科的7種期刊的743篇論文的分析，發現其高頻主題詞主要集中在growth/生長、system/系統、quality/質量、performance/性能、model/模型、yield/產量、design/設計、soil/土壤、temperature/溫度、water/水等方面。

3 結論

由于農業工程學科是一門新興的、交叉性很強的學科，在國內外著名的學術文獻檢索評價數據庫中，其分類體系存在較大的差異。如ESI中只有22個學科的分類，并沒有農業工程學科，而在JCR的分類中，就有農業科學門類下的農業工程、食品工程和處理;環境/生態水資源研究與工程以及工程門類下的土木工程等。

盡管如此，通過對2021年基于CNKI和WOS中農業工程學科學術論文的分析，仍然可以從一個側面反映農業工程學科的研究狀況，分析發現：

（1）我國農業工程學科經過幾十年的發展，總體上居于世界領先水平，在國際上具有較大影響力。2021年，CNKI收錄國內農業工程學科各類文獻15 000余條。WOS核心合集收錄5400余篇農業工程學科論文。此次報告中顯示，在農業工程學科研究領域，中國和美國是全球最有影響力和合作最密切的2個國家;2021年，WOS所收錄的農業工程學術論文中，中國學者所發表的論文占比超過42%，美國約占10%，中國無論在論文的數量還是質量上都居世界首位。

（2）CNKI收錄國內出版的農業工程類學術期刊40種，《農業工程學報》是2021年國內農業工程領域最有影響力的期刊。在國際農業工程領域，JCR的農業工程（AGRICULTURAL ENGINEERING）類別（Category）共收錄16種期刊。其中，最有影響力的期刊為Bioresource Technology，該刊不僅全年收錄論文數量最多，而且所收錄論文的被引頻次居于首位，其影響因子（2021年）為9.642，居各出版物之首。中國僅有1種期刊被SCI收錄。

（3）高等院校是中國農業工程學科研究的主力機構，中國農業大學是國內最有影響力的研究機構。但在國際農業工程研究領域，中國科學院、中國農業大學和印度科學工業研究委員會是2021年國際農業工程學科研究領域最有影響力的3個研究機構。中國科學院的論文主要發表在Bioresource Technology（118篇）上，約占其論文總量的66.67%，其研究領域也主要集中在生物資源技術方面。

（4）結合VOSviewer和CiteSpace分析工具，發現“農業機械”和“產量”是2021年中國農業工程核心期刊的研究中心，“growth/生長”則是2021年SCI中農業工程學科研究的核心。

參考文獻

[1] “十三五”規劃綱要正式發布重點支持八大農業工程[N].農化市場十日訊，2016（10）：6-8.

[2] 譜寫新時代鄉村全面振興新篇章[J].中國畜牧業，2018（20）：8.

[3] 傅澤田，張海瑜，張鵬，等.鄉村振興與農業工程學科創新[J].農業工程學報，2021，37（10）：299-306.

[4] 秦亞琪，楊睿，王寶濟.基于科技文獻的農業工程學科發展報告（2019）[J].中國農業文摘-農業工程，2020，32（2）：5-12.

[5] 肖宏，主編.期刊影響力指數及影響因子（統計年：2020）[J].中國學術期刊影響因子年報（自然科學與工程技術），2021年（第19卷）：59.

[6] 陳建龍，朱強，張俊娥，等.中文核心期刊要目總覽（2020版）[M].北京：北京大學出版社，2021：5.

作者簡介：李安然，碩士研究生，研究方向為數據分析與情報研究。Email：anran@cau.edu.cn

通訊作者：王寶濟，研究館員，研究方向為數據分析與情報研究。