中国1992—2016年农业废弃物管理研究**——热点识别、路径演进与前沿探究

何 可,张俊飚,*,罗斯炫,高 鸣

1 华中农业大学经济管理学院, 武汉 430070 2 华中农业大学湖北农村发展研究中心, 武汉 430070 3 农业农村部农村经济研究中心, 北京 100810

伴随农业的快速发展,农业废弃物的总量也随之提升。据估计,2013年我国秸秆可收集量约8.3亿t,畜禽粪便产生量约38亿t[1]。数量如此庞大的农业废弃物如果不经科学处理而直接排放,势必会对生态环境造成危害[2]。大力推进农业废弃物资源化利用与无害化处理已成为社会各界的共识。

学界针对农业废弃物管理的研究源远流长,且近年来越来越受到广泛关注与高度重视。一部分研究集中于农业废弃物的内涵、定义及测算上[3],一部分研究集中在农业废弃物对生产生活、生态环境的影响,及资源化路径、效益和可行性分析上[4-6],还有一部分学者的研究集中于农业废弃物的生态价值与生态补偿问题[7-9]。整体上,学界已涌现出一批富有价值的成果,并在研究内涵、研究视角、研究方法上不断扩展、深入与创新。尽管有关农业废弃物管理的研究方兴未艾,但目前对于该领域的研究还缺乏系统性梳理,对于研究的特征和发展脉络尚存认识上的缺失,对于如何更好地推进农业废弃物的科学处置和利用缺乏足够的认知。尤其是综述类研究的重要性已获得了学术界的广泛认可[10],同时,知识的高速增长使定期的归纳分析尤为重要[11]。鉴于此,及时总结中国农业废弃物管理研究的发展脉络,厘清研究现状,进而把握未来研究方向已显得极为必要和迫切。

当前,从知网数据库文献检索的最新情况来看,尚无学者从文献计量的视角入手对农业废弃物管理问题进行图谱分析的先例。事实上,通过文献计量的手段开展文献综述研究,可在一定程度上避免研究者主观性对归纳研究热点,进而增强结果的客观性与可靠性。正因于此,本文愿作“引玉之砖”,运用CiteSpace信息可视化软件,对1992—2016年以来中国知网(CNKI)数据库中收录的有关农业废弃物管理方面的文献进行分析,以期厘清中国农业废弃物管理领域的研究热点、演进路径及研究前沿。本文试图回答以下3个问题：(1)自1992年以来,中国农业废弃物管理领域研究的整体概况如何？(2)农业废弃物管理领域的研究热点有哪些？是否呈现多元化趋势？这些热点随时间演进的趋势如何？围绕不同热点的文献分布又呈现怎样的特征？ (3)基于已有研究的趋势分析,农业废弃物管理领域有哪些研究前沿？又呈现出哪些在未来可能富有价值的研究方向？

1 数据来源与分析方法

1.1 数据来源

本文数据来源于中国知网(China National Knowledge Infrastructure,CNKI)中的SCI收录刊数据库、EI收录刊数据库、核心期刊数据库和CSSCI期刊数据库。为了尽可能避免漏选文献,本研究首先分别在CNKI中通过检索“农业废弃物”“秸秆”“粪便”“废弃农膜”“废弃农药瓶”“农业用资材废弃物”“生物质废弃物”等关键词,并按照“文献作者”分组排序方式选择文献,将排名前5的作者的相关论文作为主要参考依据,测试不同关键词组合情况下这5名学者论文入选的完整度。在多次尝试后,最终以“SCI收录刊=Y或者EI收录刊=Y或者核心期刊=Y或者CSSCI期刊=Y并且题名=农业废弃物或者主题=畜禽粪尿或者主题=秸秆或者主题=生物质并且主题=废弃物(模糊匹配)”为检索条件展开文献搜索。为了进一步提高检索文献的合理性,本研究采用人工的方式对通过上述检索策略获得的文献进行了一一核实,具体步骤是：第一步,删除书评、会议通知、广告等与本文研究目的不相干的文献；第二步,精读剩余文献,剔除将有关自然科学实验、机械装备制造、计算机软件开发等方面的文献。最终一共获得适用于本研究的有效文献658篇。

图1 1992—2016年农业废弃物管理领域出版中文文献数量分布图Fig.1 Quantity distribution of Chinese literatures published in agricultural waste management field in 1992—2016

1.2 分析方法

文献计量学是图书馆学、情报学和信息学等领域交叉衍生出的一种方法学,用于处理文献信息之间定量或定性关系,并总结出一定规律[12]。由于文献计量分析方法可以客观量化学术研究的发展规律,近年来已在经济、管理等学科领域中广受青睐[13]。该方法强调采用数学与统计手段来考察文献的外部特征,通过对文献信息进行计量,如文献量(各种出版物,尤以期刊论文和引文居多)、作者数(个人、集体或机构)、词汇数(各种文献标识,其中以叙词居多)等,从而可以定量地描述、评价和预测某一学科领域的发展历程、研究重点以及未来的研究方向。本文采用CiteSpace软件展开文献计量分析。

2 文献数量、作者与机构分析

2.1 文献数量情况分析

本次检索总共得到农业废弃物管理领域研究文献658篇,时间范围为1992—2016年,平均每年出版文献的数量约为26篇。图1报告了其年度变化趋势。

按照农业废弃物管理领域研究文献数量变动轨迹来看,可划分为4个阶段,即平稳发展期(1992—2003年)、快速发展期(2003—2006年)、波动上升期(2006—2012年)和波动下降期(2012—2016年)。由图1不难发现,国内有关农业废弃物管理的研究真正起步于新世纪后,2002年之前农业废弃物管理研究整体呈现平稳发展的态势,文献数量相对较少,年际间差异较小；2003—2006年这一领域研究成果增长较快,整体呈直线平稳增长之势；2006—2012年农业废弃物管理领域研究成果继续大量涌现,并表现出倒“N”型演化轨迹；2012—2016年相关研究成果数量波动明显,整体呈现出“M”型变动轨迹,其中2012—2015年各年农业废弃物管理领域文献均保持在40篇以上。

2.2 作者分析

表1报告了1992—2016年农业废弃物管理领域作者论文发表概况。不难发现,在农业废弃物管理领域,华中农业大学经济管理学院张俊飚以22篇的论文数高居第一,占论文总数的3.34%,华中农业大学经济管理学院何可居于第二,西北农林科技大学农学院杨改河排名第三。

表1 1992—2016年农业废弃物管理领域中文论文作者发表概况

本表结果已经过人工核对剔除了重名

2.3 机构分析

表2报告了1992—2016年农业废弃物管理领域机构论文发表概况。不难发现,在主要研究机构排名中,华中农业大学经济管理学院尽管研究起步较晚,但后来居上,独占鳌头；中国科学院地理科学与资源研究所位居第二名；中国农业大学经济管理学院、中国农业大学资源与环境学院、西北农林科技大学资源环境学院等单位均在这一领域成绩突出。

表2 1992—2016年农业废弃物管理领域中文论文机构发表概况

3 研究热点及代表性文献分析

选择CiteSpace 中的“Keyword”节点,以Top 20为筛选策略,一共获得68个研究热点。通过综合考虑关键词的数量、频次与中介中心性,进一步筛选出四大主要研究热点：农业废弃物资源化利用研究、农业废弃物对生态环境的影响研究、农业废弃物利用与畜牧业发展研究、农业废弃物资源化生态补偿。需要说明的是,由于从CNKI数据库下载后的文献没有提供被引量数据,从而无法应用CiteSpace进行共引分析。因而,在代表性文献的选择上,本文以CiteSpace提取出的文献为基础,结合CNKI网站显示的被引量数据,确立了如下入选策略：首先报告关键词提取数最高的文献,其次报告被引量排名靠前的文献,最后报告出版时间相对较新的文献[13]。

3.1 农业废弃物资源化利用研究

表3报告了“农业废弃物资源化利用研究”这一研究热点的关键词与代表性文献。不难发现,全部关键词频数之和高达347次,中介中心性之和亦达到0.65,在四大研究热点中均位居第一,表明该研究热点在农业废弃物管理领域中处于主流地位。该研究热点较为重视农业废弃物资源化利用路径的探索,尤其是农作物秸秆能源化利用的可行性、潜力、效益和发展趋势。该研究热点可划分为6个主要研究方向：(1)农业废弃物资源化利用的路径研究。例如,熊承永等[14]回顾了我国户用沼气池利用状况,探讨了导致户用沼气池秸秆利用逐渐消失的原因。(2)农业废弃物资源化利用潜力研究。例如,边淑娟等[15]以能值生态足迹理论为基础,对福建省农业废弃物利用的年均生态盈余进行了评估。(3)农业废弃物资源化利用的效益研究。例如,姚玮玮等[16]通过对镇江市长江乳业有限公司的案例研究,探讨了典型循环利用模式的效益；颜廷武等[17]基于湖北省农村地区的经验证据,分析了农户对农作物秸秆资源化经济效益、生态效益、健康效益的响应程度。(4)农业废弃物资源化的发展趋势研究。例如,车长波和袁际华[18]研究了世界生物质能源产业的发展现状与发展趋势。(5)农业废弃物能源化利用产品的消费问题研究。例如,王效华和冯祯民[19]探讨了中国农村生物质能源消费问题。(6)农业废弃物资源化利用的效率研究。例如,李鹏等[20]应用DEA-HR模型,评估了农业废弃物资源化利用参与主体之间的协同创新绩效。

表3 农业废弃物资源化利用中文研究的关键词与代表性文献

3.2 农业废弃物对生态环境的影响研究

表4报告了“农业废弃物对生态环境的影响研究”这一研究热点的关键词与代表性文献。不难发现,全部关键词频数之和为169次,中介中心性之和亦达到0.3。该研究热点较为关注以畜禽粪尿为核心的农业废弃物排放对生态环境造成的影响,并试图寻找农业废弃物污染防治的对策措施。总体而言,该研究热点可划分为2个主要研究方向：(1)农业废弃物污染及其防治策略研究。例如,徐勇峰等[21]测算了环洪泽湖地区畜禽粪尿的污染负荷当量；刘辉等[22]探讨了畜禽粪便造成的空气、水体、土壤污染问题。(2)低碳约束下的农业废弃物利用问题研究。例如,何可等[23]应用结构方程模型,分析了农户对生物质废弃物减碳化利用的需求问题。

表4 农业废弃物对生态环境的影响中文研究的关键词与代表性文献

3.3 农业废弃物利用与畜牧业发展研究

表5报告了“农业废弃物利用与畜牧业发展研究”这一研究热点的关键词与代表性文献。不难发现,该研究热点聚焦于如何通过农业废弃物资源化利用助力畜牧业发展。在该研究热点中,较有代表性的文献有：张存根和史照林[24]综合运用多种方法,对秸秆养牛的经济效益进行了评估；常泽军[25]对进入21世纪后秸秆养牛战略的调整问题进行了探讨；黄秀声等[26]分析了低碳经济指导下的畜牧业发展问题；孙冬岩等[27]则提出了推动畜牧业与生态环境实现和谐发展的对策。

表5 农业废弃物利用与畜牧业发展中文研究的关键词与代表性文献

Table 5 The keywords and representative literatures of Chinese research on utilization of agricultural wastes and development of animal husbandry

关键词 Keyword代表性文献 Representative literature起始年份Year名称Name频次Frequency中介中心性Centrality作者(发表年份)Author (Year)关键词数Number of keywords被引数Cited quantity下载量Number of downloads1992养牛业发展80.04常泽军(2001)71141993节粮型畜牧业50.01黄秀声等(2010)1164431994畜牧业发展290.24张存根和史照林(1994)141101994秸秆养牛170.07孙冬岩等(2010)21971994牛肉产量70.041998秸秆养畜50.02

3.4 农业废弃物资源化生态补偿研究

表6报告了“农业废弃物资源化生态补偿研究”这一研究热点的关键词与代表性文献。该研究热点聚焦于农业废弃物资源化生态补偿标准测算、农业废弃物资源化生态补偿政策效果评价等主题。同时,从表6中不难发现,该研究热点关键词的中介中心性均为0,且代表性文献出版时间多集中于2014或2015年,由此可认为,农业废弃物资源化生态补偿相关的研究方兴未艾[13]。

4 研究热点的阶段性演进分析

本文以研究热点的受关注程度(关键词频次≥5)与影响程度(关键词中介中心性≥0.1)为准则,结合关键词之间的语义联系,按照时间动态将农业废弃物管理的研究热点划分为如下4个阶段：

第一阶段(1992—1998年)：研究热点为农业废弃物利用与畜牧业发展。由表7中“畜牧业发展”“秸秆养牛”“秸秆氨化”“养牛业发展”“牛肉产量”“节粮型畜牧业”等关键词不难发现,这一阶段学术界主要关注畜牧业发展。这可能与中国当时出台的政策方针有关[13]。具体而言,1992年5月,中国政府部门颁布了《国务院办公厅转发农业部关于大力开发秸秆资源发展农区草食家畜报告的通知》(国办发〔1992〕30号),要求在十个省份开展养牛示范县建设,利用秸秆发展养牛业。由此,一些学者围绕“节粮型畜牧业”“秸秆养牛”等主题进行了研究。在秸秆养畜示范基地建设取得了不俗成绩之后,中国政府部门于1996年10月发布了《国务院办公厅转发农业部关于1996—2000年全国秸秆养畜过腹还田项目发展纲要的通知》(国办发〔1996〕43号),进一步推动秸秆养畜、过腹还田项目的落实,由此而引起了一些学者对“秸秆养畜”的关注。

表6 农业废弃物资源化生态补偿中文研究的关键词与代表性文献

表7 农业废弃物管理领域中文研究第一阶段(1992—1998年)的关键词

第二阶段(1999—2003年)：研究热点为农业废弃物污染防治与资源化利用。由表8中的“畜禽粪尿”“农作物秸秆”“秸秆气化”“资源化利用”等关键词可知,相较于第一阶段,该阶段对农业废弃物管理的关注不仅仅局限于“秸秆养畜”,而是转为更为广阔的领域,并于2002年开始较为关注畜禽粪尿；在资源化路径的相关研究上,也由过去的以饲料化为主的局面,转而较为关注能源化、肥料化。此外,频次≥15且中介中心性较高的关键词还有2001年出现的“秸秆焚烧”。可能的解释是,在这一阶段,中国政府部门较为关切农作物秸秆焚烧的不利影响,先后颁布了《秸秆禁烧和综合利用管理办法》《关于做好2001年秋季秸秆禁烧工作的紧急通知》等政策文件[13]。

表8 农业废弃物管理领域中文研究第二阶段(1999—2003年)的关键词

第三阶段(2004—2009年)：研究热点为农业废弃物能源化利用与畜禽养殖污染防控。由表9可知,这一阶段频次最高的关键词是“农业废弃物”(32次),表明学术界开始从一个相对宏观的层面将“农作物秸秆”“畜禽粪尿”及其他类型的农业废弃物纳入同一个框架展开整体性研究。值得一提的是,2004年出现的“生物质能”是该阶段中唯一一个中介中心性达到0.1的关键词,表明学术界在接下来的一段时期内将较为关注有关生物质能的研究。可能的解释是,2004年,可再生能源在全世界范围内引起了广泛关注。例如,为推动可再生能源行业的发展,德国政府颁布了《可再生能源法2004》,美国政府颁布了《就业机会创造法案》。之后出现的关键词如“生物质”(2008年)、“秸秆发电”(2008年)、“沼气工程”(2009年)亦证明了学者们对生物质能源的关注。此外,2006年“畜禽养殖”成为关键词,这意味着第二阶段的研究热点“畜禽粪尿污染防治”延续到了这一阶段。这可能与2006年7月《中华人民共和国畜牧法》的正式执行有关[13]。

第四阶段(2010年至今)：研究热点为低碳约束下的农业废弃物利用问题。由表10呈现出的关键词可知,这一阶段下的研究热点表现出遍地开花的特征：既有从整体上分析农业废弃物资源化的研究,又有专门针对畜禽粪便的讨论；既有从理论层面提出对策建议的文献,又有从实证层面探讨农户行为或意愿的研究；既有基于正向视角分析农业废弃物对生态环境影响的文献,又有基于反向视角探讨面源污染、可再生能源中农业废弃物问题的成果。从中介中心性来看,仅仅“温室气体”(2013年)、“湖北省”(2013年)大于0,表明在这一阶段中低碳约束下的农业废弃物利用问题研究和针对湖北省的区域研究,具有较强的影响力。实际上,从CiteSpace提取的文献来看,这一阶段的大多数文献都涉及到了有关农业废弃物资源化利用与节能减排方面的研究。可能的解释是,在2009年12月哥本哈根世界气候大会(The United Nations Climate Change Conference)召开之际,中国政府提出了到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放量相较于2005年降低40%—45%的目标。而要实现这一目标,就必须推进低碳农业的发展[13],从而在一定程度上推动了“低碳农业”于2010年成为关键词。

表9 农业废弃物管理领域中文研究第三阶段(2004—2009年)的关键词

表10 农业废弃物管理领域中文研究第四阶段(2010年至今)的关键词

5 研究前沿分析

本文采用突出词(即发表文献中骤增的关键术语)对现阶段的农业废弃物管理研究进行前沿分析,通过对其骤增时间节点展开讨论,可以大致确定沿时间轴发展的研究领域前沿。表11报告了农业废弃物管理领域的突现词。

表11 TOP10 文献突现词

由表11可知,中国农业废弃物管理研究突现词数量为9个,且得分均在3分以上,最高达到8.7938,其次为8.444。最先出现的两个突现词是在1994年,说明1994年后中国农业废弃物管理研究逐渐丰富,而1994年正位于前文中演化路径的第一阶段。1994—1996年、1994—2001年关键词变化率最高分别为“秸秆氨化”“秸秆养牛”,说明在该阶段内,农业废弃物初步利用与畜牧业发展是重要的前沿研究领域；2005—2008年关键词变化率最高为“农作物秸秆”“综合利用”,2005—2011年关键词变化率最高为“循环经济”,2008—2009年关键词变化率最高为“秸秆发电”,以上突现词基本上与前文演化路径中的第三阶段对应,说明学界将农业废弃物的资源化(尤其是能源化)利用视为农业循环经济的重要组成部分,并作为中国农业可持续发展的一种新思路、新模式进行探究。在2010年后,2011—2013年、2012—2014年及2013—2016年关键词变化率最高分别为“农业废弃物”“畜禽粪便”“资源化利用”。其中,畜禽粪便的突现值居于榜首,表明这一时期学者们对于农业废弃物管理研究的热点已由之前的“农作物秸秆”转变为“畜禽粪便”。一方面,随着畜禽养殖业的迅速发展,大量的畜禽粪便造成了严重的环境污染,引起了社会各界的广泛关注[28]；另一方面,畜禽粪便中富含有机质和一定量的氮、磷、钾等营养成分,是很好的有机肥料来源[29],对于畜禽粪便的关注也契合了有关“资源化利用”的研究。因此,“农业废弃物”“畜禽粪便”和“资源化利用”成为了近期研究前沿领域的高频突现词,既反映了农业废弃物管理研究对象的转变,又体现了低碳约束下的农业废弃物利用问题呈现不断深化探索的趋势。

6 研究结论

经过25年的发展,中国学术界针对农业废弃物管理展开了广泛而深刻的讨论。尽管农业废弃物管理研究已经取得了长足的进步,但接下来仍有漫漫长路要走。中国加快生态文明体制改革,人民对美好生活日益增长的需要与建设美丽中国的宏伟蓝图,就是对农业废弃物管理研究不断追问、深思的长久动力。本文以中国知网(CNKI)中收录的658篇文献为研究对象,从文献计量学的角度入手,运用CiteSpace信息可视化软件,对中国农业废弃物管理研究的发展脉络进行了较为科学、系统的梳理与归纳。通过计量分析发现,1992年以来,农业废弃物管理领域的文献出版数量总体上呈增长趋势,经历了“平稳发展→快速增长→波动上升→波动下降”4个阶段。中国学术界的研究热点主要聚焦于农业废弃物资源化利用、农业废弃物对生态环境的影响、农业废弃物利用与畜牧业发展、农业废弃物资源化生态补偿。从时间的纵向水平来看,不同阶段的研究热点不尽相同,但整体而言,研究热点从一开始聚焦于某一个或某几个研究方向,随着研究的层层深入和成果的不断丰富,逐渐呈现出百花齐放的多元格局。从第一阶段聚焦于畜牧业发展,如“秸秆养牛”“养牛业发展”“节粮型畜牧业”等关键词,到第二阶段发展到以“污染防治”和“资源化利用”两个主题,如“畜禽粪尿”“秸秆气化”“资源化利用”等关键词,再到第三阶段细化为“畜禽养殖污染防控”与“能源化利用”,如“农业废弃物”“生物质”“秸秆发电”“沼气工程”等关键词,最后形成以低碳约束下的农业废弃物利用的综合型主体,如“面源污染”“循环农业”“温室气体”“可再生能源”“时空分布”等关键词。热点关键词的演进与变迁起到了对中国在农业废弃物管理研究发展上提纲挈领、见微知著的作用。

最新的文献表明,农业废弃物前沿研究表现出两种特征：一是对于农业废弃物管理研究的重点正从农作物秸秆转为畜禽粪便；二是对于低碳约束下的农业废弃物利用问题呈现不断深化探索的趋势。一者,畜禽粪便是农业废弃物主要贡献者之一,年产量大,对环境的污染程度高,对这一方面的研究是迫切的、必要的；再者,大规模的畜禽粪便是巨大的资源库,也是农业废弃物管理研究中面临的新的挑战与难题。这两个最新热点的发现,在一定程度上反映了未来研究发展的导向,包括畜禽粪便资源化(尤其是能源化)利用中面临的复杂的现实问题以及是否存在其他的农业废弃物资源化利用途径。