基于CiteSpace的华北冬小麦-夏玉米周年优化灌溉制度的节水潜力分析

刘英博 周 际 陈颖露 姚旭擎 杨晓琳,* 杜太生

(1.中国农业大学 水利与土木工程学院，北京 100083； 2.中国农业大学 农学院，北京 100193)

华北地区是我国重要的粮食生产基地，对于确保全国粮食安全有重要意义，但该地区水资源紧缺，地下水超采严重。冬小麦-夏玉米一年两熟制是该地区主要的种植模式。由于冬小麦生育期降水耦合度低，使得近70%的冬小麦生育期需水靠抽取地下水灌溉来满足，长期抽取地下水灌溉导致了地下水水位以1 m/年的速度下降，同时在该地区形成了严重的地下漏斗，并引发了地面沉降、海水入侵、土地荒漠化等一系列生态环境问题。

优化灌溉制度是保证粮食生产、减少灌溉水投入，提高水分利用效率的重要措施。21世纪以来，就华北地区冬小麦、夏玉米单个作物的优化灌溉制度对产量及水分利用效率的影响，相关研究论文发表数量大幅度提升。如曹彩云等通过田间定位试验揭示了不同品种的冬小麦春季5个灌溉制度对产量、耗水量及水分利用效率(WUE)的影响，得到节水产量潜力高的冬小麦品种在春灌2水(共150 mm)时可达到较高的籽粒产量并提高WUE。刘影等通过DSSAT模型探究了河南省北部地区夏玉米不同降水年型下的最优灌溉制度，得到丰水年夏玉米无需灌溉，在特别干旱年份，则需要在夏玉米苗期、拔节期、开花期共灌溉180 mm才能获得较高产量同时保持最高WUE。Xu等通过田间试验探究了华北冬小麦6种不同灌溉制度对产量和WUE的影响，得出冬小麦在拔节期和开花期各灌溉75 mm 处理下产量和WUE最高。诸如此方面的研究多集中在冬小麦或者夏玉米单个作物。华北地区作为典型的一年两熟区，将冬小麦-夏玉米年内轮作作为一个整体进行周年灌溉制度的考虑与研究，更为重要。

目前针对整个华北地区以及冬小麦-夏玉米一年两熟的周年体系作为研究对象的优化灌溉制度的报道较少且不系统，且以作物水分模型模拟较多，长期田间定位试验较少。陈震等通过干旱灌水指数模型计算了华北冬小麦-夏玉米轮作体系灌溉次数，结果表明近63年来该种植模式每年需灌水2～7次不等，平均需灌溉5.1次。张志宇等通过建立冬小麦-夏玉米全年灌溉制度多目标优化模型，得到当全年总灌水量为472 mm时，两种作物均接近充分灌溉，增加灌水量的边际效益将逐渐减少。Yang等通过16年田间定位试验评估了冬小麦-夏玉米轮作在7种灌溉制度下的周年产量、耗水量、水分生产力等指标，得出冬小麦2水夏玉米1水(年灌溉量225 mm)为最优灌溉制度。李源方等通过田间试验系统研究了冬小麦-夏玉米品种匹配及灌溉制度对周年产量及WUE的影响，得出冬小麦(泰科麦30，2水)与夏玉米(郑单958，1水)品种组合在年灌溉量180 mm下周年产量和WUE最佳。Zhang等报道采用高水效冬小麦品种在其不灌溉条件下也能提高冬小麦-夏玉米轮作体系的年均产量和WUE。

文献计量学基于文献事实，是对以往研究的梳理，以期总结研究现状与不足；它能从多方面多角度揭示学科的整体布局、发展方向和学科优势，目前已广泛应用于农业科学分析中。邬亚文等分析了1998—2009年全球水稻文献的数量和质量，发现中国水稻发文量增加最为明显，而英国和美国发表的水稻文献质量最好。闫鹏等基于中国知网(CNKI)和Web of Science(WOS)数据库，对1980—2015年来有关华北地区农业用水问题的文献进行汇总分析，阐明了该领域的研究重点是农业节水技术与节水基础理论与方法。唐朝臣等基于CNKI和WOS数据库进行文献计量，系统阐述了国内外甘薯体系的研究态势。

因此，本文基于CNKI和Web of Science等数据库，采用文献计量法，对1995—2020年国内外发表的相关科技论文进行系统整理分析，旨在阐明华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制的周年优化灌溉制度节水潜力研究的现状和发展趋势，为相关研究者提供一定的参考基础。同时,对麦玉模式中高灌溉需水作物冬小麦的各项节水技术(如喷灌、微喷灌、滴灌等工程节水技术以及品种改良、优化灌溉制度等农艺节水技术)进行了系统梳理，以定量表征冬小麦的节水潜力，以期为华北麦玉模式周年节水技术的再发展及潜力的再挖掘提供研究基础，为国内外该领域的科研工作者和决策者提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

本文所研究的华北地区包括三省二市，分别是北京市、天津市、山东省、河北省和河南省(图1)。华北地区属于温带大陆性季风气候，光热资源丰富，雨热同季，降水量年际间变化大且多集中在夏季，冬季寒冷干燥，年均降水为500～700 mm。

冬小麦-夏玉米一年两熟制是华北地区最主要的种植模式，占总耕地面积的72%。图2展示了1983—2018年华北地区各类粮食作物的播种面积，得到小麦和玉米的播种面积在35年远远高于其他粮食作物的播种面积，是我国重要的小麦和玉米生产基地。

1.2 数据来源

本研究的文献数据来源于两部分，英文文献来源于Web of Science核心合集，包括Science Citation Index Expanded (SCIE)、Social Science Citation Index (SSCI)和Conference Proceedings Citation Index (CPCI) 等数据库，中文文献来源于中国知网 (CNKI)，包括中国学术期刊网络出版总库、中国硕士和博士学位论文全文数据库。中文文献检索篇名、主题或关键词中含有“冬小麦 AND夏玉米 AND灌溉制度 OR灌水次数”的文献。英文文献检索篇名、主题或关键词中含有“winter wheat OR summer maize”的文献。检索的论文发表时间范围为1995-01-01至2020-01-01，共收集223篇文献，导入NoteExpress，对中英文文献进行初步筛选和剔除重复。

图1 研究区域及田间试验地点分布Fig.1 Study area and distribution of field experiment sites

图2 华北地区主要作物播种面积Fig.2 Sowing areas of different staple crops in the North China Plain

本研究文献筛选标准为：(1)研究区域必须位于华北地区；(2)文献必须以华北冬小麦-夏玉米一年两熟制整体为研究对象，单个作物的灌溉制度研究不包含在内；(3)文献具有冬小麦-夏玉米作物全生育期的灌溉处理记录；(4)文献必须含有冬小麦或夏玉米生育期降水量、灌溉量、产量及水分利用效率，或可根据文献中已有数据依据多数文献所采用的简单水量平衡公式(1)和水分利用效率公式(2)计算获得。

ET=

P

+

I

+Δ

W

(1)

式中：ET为作物生育期耗水量，mm；

P

为生育期降水量，mm；

I

为生育期灌溉量，mm；Δ

W

为播种、收获时土体贮水量的变化，mm。

(2)

式中：WUE为作物水分利用率，kg/m；

Y

为作物籽粒产量,(kg /hm)；

ET

为作物生育期耗水量，mm；10为单位转换系数。

经过对文献的全文阅读与筛选，最后得到93篇文献，其中中文文献76篇，英文文献17篇。所查阅的76篇中文文献包括46篇期刊文献，29篇学位文献和1篇会议文献。所查阅的17篇英文文献全部为期刊文献。93篇文献中采用田间试验方法的文献有72篇，采用数学模型模拟方法的文献有21篇。所统计文献中的试验地点如图1所示。

华北地区接近2/3的降水发生在6～9月，而冬小麦生育期约70%的需水需要依靠抽取地下水灌溉满足。探究有关冬小麦节水技术的节水潜力及提升冬小麦生育期的水分利用效率，对华北麦玉周年水分利用效率的提升至关重要。因此，本文对1995-01-01至2020-01-01年有关华北冬小麦单作物的主要工程节水与农艺节水技术进行了系统梳理，以期进一步挖掘冬小麦的节水技术带来的节水潜力，为有效降低麦玉模式的周年耗水提供参考与支撑。

根据上文所述的统计方法，从WOS核心合集及CNKI中检索得到冬小麦、滴灌、喷灌、微喷灌、品种选育及优化灌溉制度等节水技术的相关文献，只筛选位于华北的田间定位实验(模型研究不包含在内)、文献必须有常规漫灌做对照，文献必须包含冬小麦产量、生育期耗水量及水分利用效率数据的两者以上(或可根据生育期降水量、灌溉量等计算得到耗水量)，通过对符合上文所述筛选标准的文献进行统计，并与对照(常规漫灌)相比，在2.2部分定量化了各节水技术在冬小麦产量、水分利用效率上的差异。

1.3 研究方法

本研究采用文献计量学方法，利用NoteExpress进行数据提取，借助CiteSpace对主要作者、机构、关键词等进行可视化图谱分析。

CiteSpace是基于JAVA程序语言编写的可视化软件，可通过一定算法处理数据，绘制知识图谱，以节点、连线、聚类等方式展现相关研究领域的热点趋势、核心力量等关键信息。

本文整理筛选后的93篇文献导入Citespace中，设定时区为1995—2020，设定时间切片为1年，设定节点类型(Node type)为作者(Author)、关键词(Keyword)，选择剪辑切片网络(Pruning sliced networks)的剪切连接方式，并最终采用展示整个网络(Show merged network)的方式完整呈现所筛选数据的分析图谱。

利用Excel 2019和CiteSpace进行作图与分析。

2 结果与分析

2.1 研究文献发表量的年际变化

根据文献发表年份等信息，分析得到1995—2019年有关华北冬小麦-夏玉米模式优化灌溉制度的中英文文献数量变化如图3所示。在2000年之前，相关中英文文献发表量均较少；2000年以后，相关研究进入初期发展阶段，中文文献发表量虽然有一定波动，但总体呈上升态势；英文文献发表量明显少于中文文献，且发文量波动程度较大，直到2016年后英文文献发表才呈稳定上升趋势。2004年后，该领域研究开始快速发展，中文文献数量开始逐步增加。2010年后，相关文献发表数量大量增加，2010—2019年间中英文文献发表量占统计文献总量的76%。这是因为随着华北粮食生产与地下水过度开采的矛盾日益严重，更多研究者开始关注该地区冬小麦-夏玉米的优化灌溉制度，提高了相关研究热度。

图3 1995—2019年华北地区冬小麦-夏玉米体系优化灌溉制度研究中英文文献发表数量Fig.3 Studies on optimized irrigation regime of winter wheat-summer maize system in the North China Plain during 1995-2019

2.2 主要研究机构

根据第一作者单位统计，发表文献数量排名前10的机构见表1。1995—2019年，发表关于华北地区冬小麦-夏玉米模式周年优化灌溉制度研究的前三位机构分别是中国农业大学、中国科学院遗传与发育生物研究所农业资源研究中心与河南农业大学。其文献发表主要发生于2010年之后，与图3文献发表趋势吻合。

在总发文量排名前10的机构中，大学占60%，尤其农科类大学是我国华北地区麦玉模式周年优化灌溉制度研究的重要力量。其中中国农业大学累计发表中英文文献共计25篇，占总文献数量的26.88%，主要集中在河北省吴桥试验站。其次为中国科学院栾城农业生态系统试验站，多为长期定位实验和冬小麦或夏玉米为对象。

表1 华北地区冬小麦-夏玉米模式周年优化灌溉制度发表文献数量前10名机构统计
Table 1 Top ten institutions on optimized irrigation regime of winter wheat-summer maize system in the North China Plain

排序Rank研究机构Research institution数量/篇Number占发文总量比例/%Proportion in totalpublished literatures1中国农业大学 China Agricultural University2526.882中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心Agricultural Resources Research Center, Institute of Genetics and De-velopmental Biology, Chinese Academy of Sciences99.683河南农业大学 Henan Agricultural University99.684中国科学院地理科学与资源研究所Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Cas77.535山东农业大学 Shandong Agricultural University77.536华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power77.537中国农业科学院农田灌溉研究所Institute of Farmland Irrigation, Chinese Academy of Agricultural Sci-ences66.458中国农业科学院作物科学研究所Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences33.239河北农业大学 Hebei Agricultural University 33.2310青岛农业大学 Qingdao Agricultural University33.23

2.3 试验站点分布

图4 华北地区各试验站点相关中英文文献发表数量Fig.4 Number of publications from the referred experiment stations in the North China Plain

共收集到田间试验站点有27个，如图1所示。发表文献数目排名前10的站点如图4所示。其中发表文献最多的试验站点是中国科学院栾城试验站，共有14篇分别为英文文献7篇，中文文献7篇。其次是中国农业大学吴桥试验站，共有13篇(英文3篇，中文10篇)。除此之外，中科院禹城综合实验站、中国农业科学院河南新乡农业水土环境野外科学观测试验站、山东省泰安农业气象试验站、中国农业大学北京通州试验站、郑州农业气象试验站等5个试验站点所发表文献数量也均大于或等于5篇，以上试验站点为华北地区冬小麦-夏玉米模式周年优化灌溉制度研究做出了很大贡献。

2.4 发表期刊分析

在搜集到的76篇中文文献中，46篇期刊文献共涉及17个期刊，其文献发表数量与期刊所属省份等信息如表2所示。近年来发表相关文献最多的期刊是农业工程学报，发表文献数目占中文文献总数的13%，其次为中国生态农业学报发表(中英文)7篇。此外，灌溉排水学报与中国农业科学等期刊也都在该研究主题发表过多篇文献，占有重要地位。

17篇英文文献全部为国际期刊文献(表3)，共涉及11个不同英文期刊，期刊总部涉及5个不同国家，其中4个期刊总部来自荷兰，3个来自美国，2个来自瑞士，2个来自英国，其中总部来自荷兰的期刊影响相对较高，如

Agricultural

Water

Management

在该领域发表英文文献最多，占英文文献总数的41%，除此期刊之外的10个英文期刊发表文献数量均为1篇，这表明

Agricultural

Water

Management

是该领域的热门期刊，被同行认可度较高。2018年后发表的英文期刊文献占英文期刊文献总数的47%，说明相关学者近年来更加重视高水平国际期刊的论文发表，这也表明了近年来我国相关研究机构和研究人员更加倾向于将该领域领先进的研究内容发表在国际期刊中。

2.5 高影响力文献

关于华北冬小麦-夏玉米周年优化灌溉制度的发表文献中被引用次数排名前10的论文情况如表4和5所示。被引次数排名前10的中文文献中有5篇发表于2010年后，占文献总数45.5%，同期发表的英文文献占被引次数排名前10的英文文献总数的50%。这说明在2010年之后，该领域的相关研究较之前取得了较大进步。

2.6 主要发文作者

利用CiteSpace中Author分析功能对发文作者进行分析，得到发文作者图谱如图5所示。来自中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心的张喜英在该领域发文数量最多，李潮海、任理、孙宏勇、孙景生等科研人员同样在该领域有较大贡献。由图5可以看出，不同作者间主要以核心作者为节点开展合作研究，但核心作者彼此之间合作较少，这主要是因为不同作者所属团队、单位不同，同时地理距离较远，联系相对较少。未来该领域研究应当加强不同团队、不同作者间的合作。

2.7 关键词分析

关键词可视化分析在很大程度上能反映学科的主要研究内容、研究现状、研究热点和发展趋势等内容。选择CiteSpace软件“Keyword”功能绘制关

表2 中国知网数据库中华北地区冬小麦-夏玉米模式周年优化灌溉制度研究相关期刊
Table 2 Journals and number of publications on optimized irrigation regime of winter wheat-summer maize system in the North China Plain from CNKI database

期刊Journal文献数量/篇Number ofliteratures是否为核心期刊Core journal or not农业工程学报Transacti ons of the Chinese Society of Agricultural Engineering10 是中国生态农业学报(中英文)Chinese Journal of Eco-Agriculture7是灌溉排水学报 Journal of Irrigation and Drainage5是中国农业科学 Scientia Agricultura Sinica5是水土保持学报 Journal of Soil and Water Conservation4是 干旱地区农业研究 Agricultural Research in the Arid Areas4是作物杂志 Crops2是水利学报 Journal of Hydraulic Engineering2是 应用生态学报 Chinese Journal of Applied Ecology1是生态学报 Acta Ecologica Sinica1是农业机械学报Transactions of The Chinese Society of Agricultural Machinery1是作物学报 Acta Agronomica Sinica1是核农学报 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica1是中国农村水利水电 China Rural Water and Hydropower1是河南农业科学 Journal of Henan Agricultural Sciences1是人民黄河 Yellow River1是节水灌溉 Water Saving Irrigation1是

表3 Web of Science数据库中华北地区冬小麦-夏玉米模式周年优化灌溉制度研究相关期刊
Table 3 Journals and number of publications on optimized irrigation regime of winter wheat-summer maize system in the North China Plain from Web of Science database

期刊Journal文献数量/篇Number of literatures国家CountryAgricultural Water Management7荷兰 the NetherlandsScience of the Total Environment1荷兰 the NetherlandsJournal of Integrative Plant Biology1英国 UKAgronomy-Basel1瑞士 SwitzerlandAgricultural Systems1英国 UKIrrigation Science1美国 USAFrontiers in plant science1瑞士 SwitzerlandIrrigation and Drainage1美国 USAAgronomy Journal1美国 USAComputers and Electronics in Agriculture1荷兰 the NetherlandsAgricultural and Forest Meteorology1荷兰 the Netherlands

图5 华北冬小麦-夏玉米轮作周年优化灌溉制度主要发文作者分析Fig.5 Analysis of main authors of winter wheat-summer maize double cropping system in the North China Plain

键词共现图谱(图6)，其中圆圈大小和字体大小以及所处位置和中心点的距离均与关键词出现次数呈正相关。图中共有节点256个，连线713条，网络整体密度0.021 8，关键词共现网络结构整体密度不高，但网络结构形态较好，说明相关主题研究较为集中。图6表明华北地区冬小麦-夏玉米模式灌溉制度的研究点主要集中在产量与水分利用效率上，同时作物光合特性、生长特性、耗水规律、模型模拟、水分生产函数、土壤水分、滴灌、种植方式等出现的次数同样较高，并且与冬小麦-夏玉米模式水分研究联系较为紧密，与高频词产量结合关系较近。

为明确各个关键词在研究中的关系，通过CiteSpace对关键词做聚类分析，得到关键词共现聚类图谱(图7)，其中去除了聚类词不能合理表达聚类结果的聚类标签。关键词聚类图谱清晰地将关键词的强聚类性在图中表现出来，聚类模块值(Modularity)为0.691 9，聚类结构显著，聚类平均轮廓值0.901 4，聚类类别令人信服，结果中聚类大小和聚类强度就是聚类图谱中关键词字体大小和词组紧凑程度的指征。图7可以看出非充分灌溉条件与产量及水分利用效率紧凑强度非常高，说明非充分灌溉条件下的产量及水分利用效率是该研究主题的主要内容。此外，土壤水分与土壤棵间蒸发、非充分灌溉条件与水分生产函数同样联系紧密。冬小麦与非充分灌溉、水分利用效率联系密切，作为生育期需大量补充灌溉的作物，其研究热点相较于夏玉米更贴近与灌溉方向。

时区图可以展示某学科领域内热点关键词随时间的发展，突发性检测被认为是高度活跃研究领域的指示器，它可以探索新兴趋势和转瞬即逝的潮流，为国内学术界对研究热点的持续时间提供较为清晰的可视化分析。利用CiteSpace得到时区图谱和突显词功能进而绘制图8，得到近五年华北冬小麦-夏玉米模式周年优化灌溉制度的研究在作物生长特性以及水分生产函数上有较高热度，研究起始为1995年对于冬小麦耗水量的相关研究，1998年引入灌溉制度的相关研究，并在2000年之后开展了大量有关节水、增产及土壤水分相关的研究，通过图中同时可看出，有关土壤水分、耗水特性相关研究都与产量密不可分，近年来有关冬小麦-夏玉米周年水分利用的研究仍然主要围绕作物需水规律和产量开展，随着研究的深入，越来越多的研究方法与思想融入了该研究体系，如多目标优化、水分生产函数、光合特性等方面的研究关键词的出现也证实了这一点。

图6 华北冬小麦-夏玉米轮作周年优化灌溉制度关键词共现图谱Fig.6 Keywords co-occurrence map of winter wheat-summer maize double cropping system in the North China Plain

2.8 华北地区高耗水作物冬小麦节水技术研究态势

华北地区近60%的降水发生在夏玉米生长季，导致冬小麦生育期约300 mm的需水要依靠地下水灌溉满足。因此，提高华北冬小麦-夏玉米体系的水分利用效率，重点在冬小麦的水分利用效率的提升上。前人对冬小麦单个作物的节水技术进行了广泛研究。传统大水漫灌不仅容易产生深层渗漏，并且不易控制灌水量，无法做到精量灌溉、浪费水资源，良好的农艺节水技术如优化灌溉制度、生物节水技术如选育抗旱品种、以及结合工程节水技术如滴灌、喷灌、微喷灌等，可减少田间水分无效散失、提高作物产量进而提高作物水分利用效率。

本文接下来对过去25年来有关华北冬小麦的主要工程节水与农艺节水技术进行了系统梳理(表6)，以期进一步挖掘冬小麦的节水潜力，为有效降低麦玉模式的周年水分消耗提供依据。通过对符合上文所述筛选标准的文献进行统计，并计算与对照(常规漫灌)相比，各节水技术在冬小麦产量、水分利用效率上的差异，见表6。

结果表明，与常规漫灌(3水，约225 mm总灌溉量)相比，喷灌、滴灌、微喷灌、选用抗旱节水品种等技术具有较为稳定的节水增产潜力，可降低田间耗水量7%～13%、产量不同程度地增加2%～10%，进而提高了冬小麦的水分利用效率约5%～28%。优化灌溉制度，减少灌溉次数，根据不同的降水年型保证冬小麦关键生育期的需水，可明显提高冬小麦生育期的水分利用效率。据不完全统计，雨养(0次灌水)情况下，产量约降低18%，耗水量降低约25%，WUE提高约9%。1水(多为75 mm的拔节水)情况下，产量约降低9%，耗水量降低约14%，WUE提高约6%。2水(多为拔节，开花或灌浆水，75 mm/次)情况下，产量约降低2%，耗水量降低约9%，WUE提高约7%。

图7 华北冬小麦-夏玉米轮作周年优化灌溉制度关键词共现聚类图谱Fig.7 Keywords co-occurrence cluster atlas of winter wheat-summer maize double cropping system in the North China Plain

图8 华北冬小麦-夏玉米轮作周年优化灌溉制度关键词时区图谱Fig.8 Keywords of time-zone map of winter wheat-summer maize double cropping system in the North China Plain

有些研究对秸秆覆盖和地膜覆盖进行了探究，发现秸秆覆盖可减少土壤蒸发、少量增产，但也有不少研究表明秸秆覆盖会导致冬小麦穗数降低进而减产。地膜覆盖，在华北有一些田间试验探索，但存在不易机械化播种、追肥不便、更易使冬小麦发生倒伏，更重要的是增加成本和环境污染等问题，故此地膜覆盖、秸秆覆盖在华北冬小麦上并不宜使用推广。

表6 华北冬小麦节水技术下产量、耗水量与水分利用效率变化情况
Table 6 Differences of yield, ET and WUE of winter wheat under water-saving technologies in the North China Plain

节水技术Water-savingtechniques产量变化/%Yield change ET变化/%Evapotran-spirationchange WUE变化/%Water useefficiencychange 中文数量Number ofliteratures inChinese英文数量Number ofliteratures inEnglish总文献数量/篇Number oftotalliteratures喷灌 Spray irrigation+10%(0～44%)-9%(-24%～0)+21%(0～52%)16420滴灌 Drip irrigation+9%(-4%～56%)-13%(-32%～1%)+28%(1%～100%)4711微喷灌Micro-spray irrigation+2%(-6%～15%)-7%(-26%～14%)+14%(3%～34%)8311品种选育 Breeding+7%(6%～7%)+1%(-2%～5%)+5%(1%～9%)202灌溉制度优化Irrigation regime optimize0水 Zero irrigation-18%(-29%～1%)-25%(-30%～-20%) 9%(-6%～33%)1水 One irrigation-9%(-19%～3%)-14%(-20%～-6%)6%(-7%～28%)2792水 Two irrigations-2%(-9%～4%)-9%(-12%～-7%)7%(3%～11%)

注：1水多为75 mm的拔节水；2水多为拔节、开花或灌浆水，75 mm/次。

Note: One irrigation is mostly at jointing stage of 75 mm; Two irrigation are mostly at jointing stage, anthesis or filling stage with 75 mm/time.

3 讨 论

3.1 华北冬小麦-夏玉米周年灌溉制度优化文献计量发展态势

之前大多数学者主要关注华北冬小麦或夏玉米单一作物而不是整个种植模式的水分利用研究。有关冬小麦或夏玉米单一作物优化灌溉制度的发文量较多，但研究冬小麦-夏玉米周年种植模式上的优化灌溉制度发文量就相对较少。在近十年内，华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制的优化灌溉制度研究热度迅速增加。2010年以前的相关研究，发表文献数量少且主要以中文为主。在2010年之后，相关研究发表文献数量和引用量较2010年之前有明显增加，英文文献的发表量迅速增长。2010年以来我国科研工作者在该领域发表文献数量和质量不断提高。但目前有关冬小麦-夏玉米一年两熟周年水分利用及水分生产力进一步提升的机理还有待于进一步挖掘与阐释。

对于该领域的研究机构来说，固定的试验站点和长期定位试验需要加强重视。处于领先地位的中国农业大学和中科院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心分别在河北吴桥和栾城有固定试验站，并在站内设定长期定位实验，为其科研人员进行冬小麦-夏玉米模式优化灌溉制度的节水潜力研究打下了坚实基础。目前相关研究不同作者间以核心作者为节点展开的合作较多，但是核心作者间合作少，导致大多数作者间联系少，需要在未来加强不同单位、不同团队、不同作者间的合作。

尽管国内学者对于华北冬小麦-夏玉米实际生产情况更为了解，但从文献计量结果来看目前关于华北冬小麦-夏玉米模式优化灌溉制度的研究很少与美国康奈尔大学、丹麦哥本哈根大学、荷兰瓦赫宁根大学等国际知名机构展开合作交流。国内学者应利用自身对华北实际生产非常熟悉的优势，并且加强与国际知名研究单位的合作，以期引入新节水技术、节水设备以及相关领域的研究内容、算法或模型，提高该领域科研的整体水准，既服务实际生产，又与国际接轨。本研究采用文献计量法进行系统总结，文献计量学所有文献来自各类数据库，而数据库内的文章数量、被引次数等在不断更新。因此，针对特定学科领域的文献计量学研究可能会受到所选数据库类型、检索关键词、检索时间等的影响。考虑到数据库的不断更新，本研究只能力求客观公正的研究某一时间段内该领域的发展态势。

3.2 关于华北地区冬小麦-夏玉米轮作模式周年节水发展的建议

前人对于冬小麦、夏玉米单个作物的单项农艺、工程等节水技术研究较多，本文考虑应将冬小麦、夏玉米的农艺节水措施与工程节水措施等单一技术相互融合，从品种选育、优化灌溉制度(优化灌溉时间和灌溉量等)、栽培方式(播期、密度、化学调控等)、灌溉技术等多方面出发，选用节水抗旱小麦、玉米品种、精量灌溉、覆盖保墒、水肥一体化、滴灌与微喷等技术相互结合，构建整合的配套节水技术体系和灌溉设备与技术。同时将冬小麦-夏玉米一年两茬作为一个体系来充分考虑周年的水分利用，合理优化周年的灌溉制度，促进冬小麦的根系下扎，扩大冬小麦收获后的土壤水库空库容，便于更多地接纳汛期多余的降水，减少水分的渗漏流失，同时也更好地截留夏季未被利用的速效氮素，减少养分的流失。

4 结论与展望

近十年来，关于华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制周年优化灌溉制度的研究热度不断上升，2010—2019年间在该领域发表的中英文文献数量占检索条件下(1995初—2019年末)总文献量的76%，且发文质量明显提升。主要由于华北地区地下水漏斗问题日益严峻，与粮食生产矛盾日益加剧，相关问题引起了学术界重视，另外国家近些年对于该领域科研的持续投入，使得相关研究可以在华北地区大规模进行。

虽然该领域研究热度不断上升，但是引起学术共同体的整体关注度不足，且存在着如试验站点分布不均、作者间合作较少、缺少长期稳定的定位试验等问题。未来，应当继续加强华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制周年优化灌溉方面的研究，挖掘该模式的最大节水产粮潜力，着重于解决现存问题并同时结合先进的工程、农艺、生物及管理措施，以形成整合的配套麦玉一年两熟制的节水技术体系。同时，在相关领域的研究和技术发展落实离不开节水政策的支持，故此在未来也应该提高节水政策的关注度，为解决华北地区水资源匮乏与粮食生产的矛盾问题提供切实可行的节水技术与实践依据，为服务三农提供支撑。