基于科技文献的农业工程学科发展报告（2018）

王宝济，黄 庆

(中国农业大学图书馆,北京 100083)

0 引言

习近平总书记在2018年12月召开的中央农村工作会议做出的重要指示中强调，2018年，农业农村发展取得了新成绩，粮食再获好收成，乡村振兴开局良好。2019年是决胜全面建成小康社会第一个百年奋斗目标的关键之年，做好“三农”工作对有效应对各种风险挑战、确保经济持续健康发展和社会大局稳定具有重大意义[1]。

农业科技是长期确保国家粮食安全、突破资源环境约束、实现农业持续稳定发展的基础支撑。作为农业科技的重要组成部分，农业工程技术是促进农业发展的重要支撑之一[2]。

2003年5月7日，国家科学技术部等单位以国科发基字[2003]142号文联合发布了《关于改进科学技术评价工作的决定》1http://www.most.gov.cn/tjcw/tczcwj/200708/t20070813_52375.htm，2018.2.10，《决定》指出：科学论文是科学技术产出的一种忠实记录，科技论文是展示学术成果、传播科技知识的重要体现。学术论文的数量与质量，在一定程度上可以反映学科发展的状况。

CNKI（中国知网）和SCI（科学引文索引）是中国及世界重要的科技文献收录与检索系统之一。利用2018年CNKI和SCI所收录农业工程学科相关学术文献数据，通过对所收录论文的数量与质量、文献来源及研究主题等的分析，可以从一个侧面反映过去一年国内外农业工程领域研究及发展状况。

1 国内农业工程研究

农业工程学是综合物理、生物等基础科学和机械、电子等工程技术而形成的一门多学科交叉的综合性科学与技术。农业工程学科以复杂的农业系统为对象，研究农业生物、工程措施、环境变化等的互作规律，并以先进的工程和工业手段促进农业生物的繁育、生长、转化和利用。农业工程学科的发展对于促进农业生产和增长方式以及农民生活方式的根本性变革，保护生态环境，集约节约使用自然资源和生产要素，实现经济社会可持续发展等方面均发挥着不可替代的重要作用[3]。

根据2012年教育部四次修订的《普通高等学校本科专业目录》，农业工程类（0823）列于工程学科门类（08）下的一级学科，下设农业工程（082301）、农业机械化及其自动化（082302）、农业电气化（082303）、农业建筑环境与能源工程（082304）、农业水利工程（082305）。拥有一级学科国家重点学科1个，二级学科国家重点学科5个，二级学科国家重点学科培育点2个。

目前，我国农业工程学科已形成了中专、大专、本科、硕士、博士、博士后等多层次的人才培养体系。全国已有70余所高校设有农业工程类本科专业，8所高校具有农业工程一级学科博士学位授予权，10个农业工程一级学科博士、硕士学位授予权点[3]。

在2017年底教育部公布的第四轮全国学科评估结果中，农业工程学科全国具有“博士授权”的高校共24所。在包含部分具有“硕士授权”高校在内的37所高校评估中，中国农业大学和浙江大学获评A+，江苏大学获评A。获得B+和B的各有4所，B-的有3所。中国农业大学和浙江大学的农业工程学科同时也获得了国家“双一流”建设中的重点建设学科。

在2018“软科”发布的中国最好学科排名中1http://www.zuihaodaxue.com/BCSR/nongyegongcheng2018.html 2019-1-16，国内拥有农业工程（0828）学科点的高校共有49所，排名居前50%的高校有24所。

该排名根据高端人才、科研项目、成果获奖、学术论文、人才培养5个指标类别，对应10余个指标维度，包括30余项测量指标的测算，中国农业大学、浙江大学和华南农业大学位列2018年中国农业工程学科研究前3位（表1）。

表1 2018年中国最强农业工程研究机构

1.1 数据来源

CNKI是由清华大学和清华同方发起并构建的知识传播与数字化学习平台，已经发展成为集期刊杂志、博士论文、硕士论文、会议论文、报纸、工具书、年鉴、专利、标准、国学、海外文献资源为一体的，具有国际领先水平的网络出版平台。

根据CNKI的分类原则，农业工程学科放在农业科技类目下，包括农业工程总论；农业动力、农村能源；农业机械及农具；农业机械化；农业电气化与自动化、农业航空；农业建筑；农田水利及水污染防治；农田基本建设、农垦；农业工程勘测、土地测量、土地管理、规划及利用等。

2018年CNKI收录农业工程类文献11 442条2数据检索时间：2019年1月14日，论文发表时间：2017.1.1-2017.12.31，包括中文9 296条，外文2 173条。文献来源为期刊论文8 548条、硕士论文523条、博士论文83、国内会议75条、国际会议28条和报纸39条。发文量居前20的期刊共发文3 863篇（图1）。

图1 农业工程学科期刊发文量（前20）

根据中国知网的学科分类，2018年国内主要刊发农业工程学科学术论文的学术期刊有40种3http://navi.cnki.net/knavi/Journal.html#，2019-1-14。2018年9月公布的中国学术期刊影响因子年报（自然科学与工程技术）显示，2018年入选Q1和Q2区的农业工程学科期刊共有9种，其中《农业工程学报》CI值最高，达1 414[4]。

表2 农业工程学科期刊影响力指数及分区

通常研究性较强的学术论文一般发表在“核心期刊”上，2018年12月出版的《中文核心期刊要目总览》（2017版）显示，农业工程学科核心期刊有7种，分别是《农业工程学报》《灌溉排水学报》《农业机械学报》《节水灌溉》《排灌机械工程学报》《农机化研究》和《中国农机化学报》[5]。本文以知网收录的2017北大版农业工程核心期刊为数据源进行统计分析。

通过以农业工程核心期刊为检索来源，2018年7种农业工程核心期刊共刊发学术论文3 175篇，其中《农业工程学报》发文最多，达889篇，占比28%1检索时间为2019-1-11（图2）。

图2 2018年农业工程核心期刊载文量

1.2 学科分布

根据知网的学科分类，发表在农业工程核心期刊上的论文涉及多个学科，占比超过10%的学科有农业工程学科（35.52%）和作物（12.20%）（图3）。

图3 2018年农业工程核心期刊论文学科分布（前20）

1.3 研究机构

统计发现，在农业工程核心期刊上发文量超过50篇的研究机构有11个，其中发文量最多的为中国农业大学，共发文278篇。发文量居前10的机构共发表论文1 195篇，占比37.64%（图4）。

1.4 基金分布

大部分核心期刊的论文研究都得到了各种基金的支持，其中支持论文最多的为国家自然科学基金，共支持论文发表1 267篇，远超其他基金。支持论文数量居前10的基金共有11个（图5）。

图4 2018年国内农业工程学科主要研究机构（前10）

图5 资助论文数量居前10的基金

1.5 研究领域

对学术论文研究领域的分析，情报学研究中应用较普遍的分析方法是共词分析法。最常见的是利用论文关键词及其共现关系来揭示某一领域的研究热点、知识结构和关联。关键词已成为共词分析最常用的词源。分析发现，在2018年农业工程核心期刊中，词频最高的前20个关键词分别是模型、土壤、产量、试验、农业机械、设计、数值模拟、优化、玉米、温度、遥感、土地利用、作物、水稻、灌溉、机械化、无人机、图像处理、水分利用效率和算法，其中出现频次最高的是模型，共出现在143篇论文中（图6）。

通过对关键词的共现矩阵分析，发现（试验、设计）共现频次最高，达29次。其次是（农业机械、设计）和（农业机械、试验）等（图7）。

图6 2018年农业工程核心期刊高频关键词分布（前20）

图7 2018年农业工程核心期刊关键词共现矩阵（前20）

通过对关键词的共现网络分析，可以发现“设计”是2018年中国农业工程核心期刊的研究中心，通过不断的实验，来改进机械设计；通过优化设计来提高农业机械的性能是农业工程研究者从事频率最高的工作。通过建立模型进行数值模拟是提高试验设计的有效途径。先进的信息技术在农业生产中的应用研究也是农业工程科研人员的重要工作之一，如图像处理技术在农业生产全过程的应用、利用遥感技术提高土地的利用效率、通过传感技术促进精准农业的发展等。无人机在农业生产中的应用也已经成为农业工程学科研究的重点领域。当然如何提高农产品的产量始终是农业工程研究的重要目的（图8）。

图8 2018年农业工程核心期刊关键词共现网络（节点出现频次大于3）

值得关注的是，通过对包括普通期刊在内的农业工程学科所有文献的分析，发现在2018年CNKI收录的11 442条农业工程类文献中，出现频次最高的前20个关键词分别是农业机械、设计、机械化、拖拉机、水稻、问题、节水灌溉、对策、应用、玉米、试验、柴油机、现状、水利工程、农田水利、灌区、农业、马铃薯、农田水利工程和灌溉。与核心期刊相比，只有7个词相同，分别是试验、农业机械、设计、玉米、水稻、灌溉和机械化。出现词频最高的是农业机械，其次分别是设计和机械化（图9）。

图9 2018年CNKI农业工程文献高频关键词分布（前20）

通过对关键词的共现矩阵分析，发现（问题、对策）共现频次最高，达47次。其次是（试验、设计）、（农业机械、设计）、（农业机械、试验）和（现状、对策）等（图10）。

图10 2018年CNKI农业工程文献关键词共现矩阵（前20）

在关键词共现网络中，问题和设计是中心词（图11）。

图11 2018年CNKI农业工程文献关键词共现网络（节点出现频次大于3）

由此可见，与在“核心期刊”发表论文的“高端研究者”不同，更多将论文发表在普通期刊上的基层农业工程科技工作者，更关注的是解决农业生产中的具体问题（问题、对策），更多的是对实际工作不断地进行试验改进设计，以更好地适应新技术的需要（试验、设计）等。

高下载论文反映了读者对这些论文具有较高的关注程度，短时间内（一般2年以内）关注度高的论文在一定程度上反映了学科的研究热点。本文把2018年所发表论文下载量位于论文总量前1%的论文称作为高下载论文进行文献计量分析。

2018年农业工程核心期刊共刊发论文3 175篇，通过对top1%，即下载量居前32位的论文关键词的网络共现分析，发现其研究热点主要集中在神经网络和土地利用等方面（图12）。

图12 2018年农业工程核心期刊高下载论文关键词共现网络（节点出现频次大于3）

2 国际农业工程研究

美国《科学引文索引》（SCI）是国际公认的进行科学统计与科学评价的主要检索工具，收录了国际上大多数有重要影响的刊物，集合了各学科的重要研究成果，已逐渐成为国际公认的反映基础学科研究水准的代表性工具，世界上大部分国家和地区的科学、学术界将其收录的科技论文数量的多寡与所发表论文被引频次的数量，看作是一个国家的基础科学研究水平及其科技实力指标之一1http://isiknowledge.com，2019-1-12。

2018年JCR主题类别中对农业工程的描述为：农业工程是指工程技术在农业上的应用，包括机械设计，机械装备，建筑设计；水土工程；灌溉和排水工程；作物收获、加工和储存；动物生产技术，畜禽舍建设和设施工程；精准农业；收获后加工和技术；农村发展；农业机械化；园艺工程；温室结构与工程，生物能源和水产养殖工程等2http://mjl.clarivate.com/scope/scope_scie/，2019-1-12。

2018年JCR的农业工程（AGRICULTURAL ENGINEERING）类别（Category）共收录14种期刊32018年5月，JCR公布的Agricultural Engineering共有14种，但笔者认为，根据期刊的载文分析，Drying Technology,Computers and Electronics in Agriculture, Agricultural Water Management, Soil and Tillage Research和Irrigation Science等也应属于农业工程学科领域。（表3）。

根据JCR的学科分类规则，上述14种期刊中只有6种期刊仅属“农业工程”学科，其他8种期刊均是跨学科。

表3 JCR中的农业工程学科期刊（以期刊影响因子为序）

表4 仅属农业工程学科期刊载文情况（以载文数量为序）

2.1 数据来源

通过WOS的学科分类检索（WC=Agricultural Engineering）发现，2018年Web of Science核心合集共收录农业工程学科论文4 182篇1检索时间：2019-1-14，本文选择其中的Article（3 912篇）、Review（154篇）和Proceedings Paper（150篇）共4 104篇作为数据源进行统计分析。这些论文的被引频次总计5 361次，篇均被引1.306次，H指数为16。其中跨学科的8种期刊共被收录3 388篇，占比超过论文总数的80%，另外6种仅属农业工程学科的期刊共被收录Article和Review716篇（表4）。由于超过80%的论文来自跨学科期刊，因此分析结果可能不能完全反映农业工程学科的发展状况。

2.2 数据分析

一般而言，学术论文的数量（发文量或载文量）和质量（被引频次总数或篇均被引）是测度研究规模和影响力的主要计量指标。通过对2018年农业工程学科学术论文的数量、质量和研究热点的分析，从一个方面反映国际农业工程学科领域的出版物、国家/地区、研究机构以及研究热点的情况。

2.2.1 学术出版物

2018年农业工程学科论文来自17种出版物，其中载文量居前10的出版物中，有8种发文量超过100篇（表5）。载文数量、H指数、总被引频次和篇均被引1检索时间：2019-1-14最高的都是Bioresource Technology，且远高于其他出版物。

表5 2018年农业工程学科TOP10期刊（以载文量为序）

显然，Bioresource Technology，Industrial Crops and Products和Biomass & Bioenergy是2018年国际农业工程领域最有影响力的三种刊物。中国大陆出版的International Journal of Agricultural and Biological Engineering是中国唯一一种被WOS核心合集所收录的期刊，虽然加入时间不长，但已具有较强的竞争力。

2.2.2 国家/地区

2018年共有来自101个国家/地区的学术论文被收录在WOS的农业工程学科中，收录论文居前10的国家论文数均超过100篇（表6）。

通过对WOS的数据分析，无论是论文的数量还是质量，2018年中国在全球农业工程学科领域表现优秀。从Citespace所获得的可视化图中可以看出，中国的中心度显著（图13）。

表6 2018年农业工程学科研究TOP10国家（以发文量为序）

图13 2018年全球农业工程学科国家/地区合作网络

进一步分析发现，中国发表论文居前3的出版物分别是Bioresource Technology（992篇），Industrial Crops and Products（246篇）和International Journal of Agricultural and Biological Engineering（157篇），占全部论文总量的89.60%。尤其是在Bioresource Technology上所发表的论文占比太大，远超在该刊发文除中国外居前五的印度（168篇）、美国（168篇）、韩国（102篇）、澳大利亚（87篇）和西班牙（57篇）。美国发文居前3的出版物分别是Bioresource Technology（168篇）、Transactions of the ASABE（105篇）和Industrial Crops and Products（93篇），占该国全部论文总量的59.03%。

在国际合作方面，与中国合作发文居前3的国家/地区分别是美国（149篇）、澳大利亚（64篇）和加拿大（38篇）。与美国合作发文居前3的国家/地区分别是中国大陆（149篇）、巴西（21篇）和加拿大（17篇）。可见，在2018年的全球农业工程学科研究中，中美两国既是影响力最大的两个国家，也是合作最为密切的两个国家。

2.2.3 研究机构

2018年WOS核心合集收录3 234个研究机构所发表的农业工程学科论文，发文量最多的是中国科学院（172篇）和美国农业部USDA（122篇），在论文质量方面，中国科学院远超USDA（表7）。

表7 2018年农业工程学科研究TOP10机构（以发文量为序）

显然，中国科学院与美国农业部是2018年全球农业工程学科研究最有影响力的机构，中国科学院无论在发文数量、H指数和篇均被引均远超美国农业部。

进一步分析发现，中国科学院的论文主要发表在Bioresource Technology（132篇）上，占其论文总量的77%，远高于紧随其后的Industrial Crops and Products（16篇）和International Journal of Agricultural and Biological Engineering（11篇），也就是说中国科学院在农业工程领域的研究方向主要是生物资源技术方面。

美国农业部的论文发表相对比较分散，居前3的出版物分别是Transactions of The ASABE（41篇），Industrial Crops and Products（19篇）和Applied Engineering in Agriculture（17篇）。从出版物的结构看，美国农业部在农业工程领域的研究方向更全面。

在机构合作方向，中国科学院的主要合作机构为中国科学院大学（68篇）、中国科学院生态环境研究中心/RCEES（18篇）和中国科技大学（18篇）。美国农业部的合作机构则主要为德州农工大学/Texas A M University（23篇）、内布拉斯加州大学/University of Nebraska（15篇）、美国林务局/United States Forest Service（12篇）等。

2.2.4 研究方向和高被引论文

由于JCR中农业工程学科的14种出版物中有8种是属于交叉学科的期刊，根据WOS的学科分类规则，2018年WOS所收录的农业工程学科的学术论文同时与Biotechnology Applied Microbiology等7个学科领域交叉（表8）。

表8 2018年农业工程学科学术论文的主要交叉学科分布

Biotechnology Applied Microbiology，Energy Fuels和Agronomy是交叉数量最多的3个学科，在一定程度上左右了全球农业工程学科的研究方向。

利用Citespace文献分析工具，通过对2018年所有学术论文的Title，Abstract，Author Keywords（DE）和Keywords Plus（ID）的统计分析，“bioma/生物”出现的词频最高，同时essential oil/香精油、antioxidant/抗氧化剂和performance/性能等也是高频词（表9）。

图14 2018年全球农业工程学科学术论文的高频主题词

表9 2018年农业工程学科学术论文的高频主题词分布

通过对高频主题的可视化处理，可以发现bioma是2018年WOS中农业工程学科研究的核心（图14）。

从高频主题词的分布和可视化中可以看出，生物技术在农业上的应用已经成为农业工程学科的研究热点。

图15 仅属“农业工程”6种期刊的高频主题词可视化图

通过对仅属“农业工程”学科的6种期刊的716篇论文的分析，发现system/系统、yield/产量、soil/土壤和model/模型是其核心研究领域（图15）。其高频主题词也主要集中在system/系统、yield/产量、soil/土壤、model/模型、quality/质量、growth/生长、stress/压力、performance/性能、management/管理、irrigation/灌溉、nitrogen/氮、water/水和design/设计等方面。

3 结论

通过对学术论文进行文献计量分析，以评价学者、研究机构以及学科研究等的发展状况与发展趋势，至少在中国目前还具有较大的影响。然而由于农业工程学科是一门新兴的、交叉性很强的学科，在国内外著名的学术文献检索评价数据库中，其分类体系存在较大的差异。如ESI1ESI依据期刊分类把论文划分为22个学科领域，包括农业科学、生物学与生物化学、化学、临床医学、计算机科学、经济学与商学、工程学、环境科学与生态学、地球科学、免疫学、材料科学、数学、微生物学、分子生物学和遗传学、综合交叉学科、神经科学和行为科学、药理学和毒物学、物理学、植物学与动物学、精神病学与心理学、社会科学总论、空间科学。中只有22个学科的分类，并没有农业工程学科，而在JCR的分类中，就有农业科学门类下的农业工程、食品工程和处理；环境/生态水资源研究与工程以及工程门类下的土木工程等。

尽管如此，通过对2018年基于CNKI和WOS中农业工程学科学术论文的分析，仍然可以从一个侧面反映农业工程学科的研究状况，分析发现：

1、我国农业工程学科经过几十年的发展，总体上居于世界领先水平，在国际上具有较大影响力。2018年CNKI收录国内农业工程学科各类文献11 000余条，其中学术期刊论文9 000余篇。WOS核心合集收录4 100余篇。在农业工程学科研究领域，中国和美国是全球最有影响力的2个国家；WOS所收录的农业工程学术论文中，中国学者所发表的论文占比超过37%，美国约占15%，中国无论在论文的数量还是质量上都居世界首位。

2、CNKI收录国内出版的农业工程类学术期刊40种，《农业工程学报》是2018年国内农业工程领域最有影响力的期刊。在国际农业工程领域，2018年SCI所收录的农业工程学科来源刊有14种。其中最有影响力的期刊为Bioresource Technology，该刊不仅全年收录论文数量最多，而且所收录论文的被引频次和篇均被引均首位，其影响因子（2017年）为5.807，居各出版物之首。中国大陆仅有1种期刊被SCI收录。

3、高等院校是中国农业工程学科研究的主力机构，中国农业大学是国内最有影响力的研究机构。但在国际农业工程研究领域，中国科学院和美国农业部是2018年国际农业工程学科研究领域最有影响力的2个研究机构。中国科学院的论文主要发表在Bioresource Technology（132篇）上，占其论文总量的77%，其研究领域也主要集中在生物资源技术方面。

4、结合CiteSpace分析工具，发现“设计”是2018年中国农业工程核心期刊的研究中心，“bioma/生物”则是2018年SCI中农业工程学科研究的核心。