基于科技文獻的農業工程學科發展報告（2017）

王寶濟，黃 慶

（中國農業大學圖書館，北京 100083）

0 引言

黨的十九大報告高度重視“三農”工作，強調農業農村農民問題是關系國計民生的根本性問題，必須始終把解決好“三農”問題作為全黨工作重中之重；提出堅持農業農村優先發展，實施鄉村振興戰略[1]。

農業科技是長期確保國家糧食安全、突破資源環境約束、實現農業持續穩定發展的基礎支撐。作為農業科技的重要組成部分，農業工程技術是促進農業發展的重要支撐之一[2]。

2003年5月7日，國家科學技術部等單位以國科發基字[2003]142號文聯合發布了《關于改進科學技術評價工作的決定》1，《決定》指出：科學論文是科學技術產出的一種忠實記錄，科技論文是展示學術成果、傳播科技知識的重要體現。學術論文的數量與質量，在一定程度上可以反映學科發展的狀況。

CNKI（中國知網）和SCI（科學引文索引）是中國及世界重要的科技文獻收錄與檢索系統之一。利用2017年CNKI和SCI所收錄農業工程學科相關學術文獻數據，通過對所收錄論文的數量與質量、文獻來源及研究主題等的分析，可以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。

1 國內農業工程研究

農業工程學是綜合物理、生物等基礎科學和機械、電子等工程技術而形成的一門多學科交叉的綜合性科學與技術。農業工程學科以復雜的農業系統為對象，研究農業生物、工程措施、環境變化等的互作規律，并以先進的工程和工業手段促進農業生物的繁育、生長、轉化和利用。農業工程學科的發展對于促進農業生產和增長方式以及農民生活方式的根本性變革，保護生態環境，集約節約使用自然資源和生產要素，實現經濟社會可持續發展等方面均發揮著不可替代的重要作用[3]。

根據2012年教育部四次修訂的《普通高等學校本科專業目錄》，農業工程類（0823）列于工程學科門類（08）下的一級學科，下設農業工程（082301）、農業機械化及其自動化（082302）、農業電氣化（082303）、農業建筑環境與能源工程（082304）、農業水利工程（082305）。擁有一級學科國家重點學科1個，二級學科國家重點學科5個，二級學科國家重點學科培育點2個。

目前，我國農業工程學科已形成了中專、大專、本科、碩士、博士、博士后等多層次的人才培養體系。全國已有70余所高校設有農業工程類本科專業，8所高校具有農業工程一級學科博士學位授予權，10個農業工程一級學科博士、碩士學位授予權點[3]。

在2017年底教育部公布的第四輪全國學科評估結果中，農業工程學科全國具有“博士授權”的高校共24所。在包含部分具有“碩士授權”高校在內的37所高校評估中。中國農業大學和浙江大學獲評A+，江蘇大學獲評A。獲得B+和B的各有4所，B-的有3所。中國農業大學和浙江大學的農業工程學科同時也獲得了國家“雙一流”建設中的重點建設學科。

在2017“軟科”發布的中國最好學科排名中2，國內擁有農業工程（0828）學科點的高校共有49所，排名居前50%的高校有24所。

該排名根據高端人才、科研項目、成果獲獎、學術論文、人才培養5個指標類別，對應10余個指標維度，包括30余項測量指標的測算，中國農業大學、浙江大學和吉林大學位位列2017年中國農業工程學科研究前3位（表1）。

表1 2017年中國最強農業工程研究機構

1.1 數據來源

CNKI是由清華大學和清華同方發起并構建的知識傳播與數字化學習平臺，已經發展成為集期刊雜志、博士論文、碩士論文、會議論文、報紙、工具書、年鑒、專利、標準、國學、海外文獻資源為一體的、具體國際領先水平的網絡出版平臺。至2017年底，“中國知網”共收錄10 969種期刊，1 726 914期，共計文章55 228 919篇。國內公開發行的631種重要報紙，累積報紙全文文獻15 893 232篇3。

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。

2017年CNKI收錄農業工程類文獻10 300條4，主要包括期刊論文9 493條、碩士論文532條、報紙454條、國內會議93條、博士論文80、國際會議25條。其中期刊論文來自知網收錄的44種期刊，發文量居前20的期刊共發文4 348篇（圖1）。

圖1 農業工程學科期刊發文量（前20）

根據中國知網的學科分類，2017年國內主要刊發農業工程學科學術論文的學術期刊有40種5。包括北大版核心期刊有8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、農機化研究、中國農村水利水電、排灌機械工程學報和中國農機化（北大版中農業工程核心期刊“中國沼氣”在知網中被收錄在“環境科學與資源利用”類目下）[4]。

通常研究性較強的學術論文一般發表在“核心期刊”上，為了更好地揭示2017年中國農業工程學科的研究狀態，本文以知網收錄的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，2017年9種農業工程核心期刊共刊發學術論文4 095篇，其中農業工程學報發文最多，達1 054篇，占比27.86%6（圖2）。

圖2 2017年農業工程核心期刊載文量

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（30.16%）和農業基礎科學（10.60%）如圖3。

圖3 2017年農業工程核心期刊論文學科分布（前20）

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19個，其中發文量最多的為中國農業大學，共發文307篇。發文量居前10的機構共發表論文1 437篇，占比35.09%（圖4）。

圖4 2017年國內農業工程學科主要研究機構（前10）

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1 696篇，遠超其他基金。支持論文數量居前10的基金共有12個（圖5）。

圖5 資助論文數量居前10的基金

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2017年農業工程核心期刊中，詞頻最高的前20個關鍵詞分別是模型、數值模擬、設計、土壤、試驗、產量、優化、農業機械、機械化、遙感、溫度、土地利用、玉米、灌溉、水稻、土壤水分、冬小麥、圖像處理、秸稈和作物，其中出現頻次最高的是模型，共出現在164篇論文中（圖6）。

圖6 2017年農業工程核心期刊高頻關鍵詞分布（前20）

通過對關鍵詞的共現矩陣分析，發現（試驗、設計）共現頻次最高，達44次。其次是（農業機械、設計）和（農業機械、試驗）等（圖7）。

通過對關鍵詞的共現網絡分析，可以發現“設計”是2017年中國農業工程核心期刊的研究中心，通過不斷的實驗，來改進機械設計；通過優化設計來提高農業機械的性能是農業工程研究者從事頻率最高的工作。通過建立模型進行數值模擬是提高試驗設計的有效途徑。先進的信息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、利用遙感技術提高土地的利用效率、通過傳感技術促進精準農業的發展等。當然如何提高農產品的產量始終是農業工程研究的重要目的（圖8）。

圖7 2017年農業工程核心期刊關鍵詞共現矩陣（前20）

圖8 2017年農業工程核心期刊關鍵詞共現網絡（節點出現頻次大于3）

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文獻的分析，發現在2017年CNKI收錄的10 300條農業工程類文獻中，出現頻次最高的前21個關鍵詞分別是農業機械、機械化、拖拉機、設計、節水灌溉、問題、對策、水稻、應用、試驗、玉米、現狀、農田水利、管理、農田水利工程、措施、馬鈴薯、灌區、水利工程、灌溉和沼氣。與核心期刊相比，只有7個詞相同，分別是農業機械、機械化、設計、水稻、試驗、玉米和灌溉。出現詞頻最高的是農業機械，其次分別是機械化和拖拉機（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）、（農業機械、設計）和（現狀、對策）等（圖10）。

在關鍵詞共現網絡中，問題和設計是中心詞（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的經驗總結與分享（現狀、對策）等。

圖9 2017年CNKI農業工程文獻關鍵詞共現網絡（節點出現頻次大于3）

圖10 2017年CNKI農業工程文獻關鍵詞共現矩陣（前20）

圖11 2017年CNKI農業工程文獻關鍵詞共現網絡（節點出現頻次大于3）

如果把下載量位于論文總量前1%的論文稱作為高下載論文，高下載論文反映了讀者對這些論文具有較高的關注程度，在一定程度上也反映了學科的研究熱點，尤其是本文所選取的論文樣本是近一年的。

2017年農業工程核心期刊共刊發論文4 095篇，通過對top1%，即下載量居前41位的論文關鍵詞的網絡共現分析，發現其研究熱點主要集中在采摘機器人和土地利用等方面（圖12）。

圖12 2017年農業工程核心期刊高下載論文關鍵詞共現網絡（節點出現頻次大于3）

2 國際農業工程研究

美國《科學引文索引》（SCI）是國際公認的進行科學統計與科學評價的主要檢索工具，收錄了國際上大多數有重要影響的刊物，集合了各學科的重要研究成果，已逐漸成為國際公認的反映基礎學科研究水準的代表性工具，世界上大部分國家和地區的科學、學術界將其收錄的科技論文數量的多寡與所發表論文被引頻次的數量，看作是一個國家的基礎科學研究水平及其科技實力指標之一7。

2017年JCR主題類別中對農業工程的描述為：農業工程是指工程技術在農業上的應用，包括機械設計，機械裝備，建筑設計；水土工程；灌溉和排水工程；作物收獲、加工和儲存；動物生產技術，畜禽舍建設和設施工程；精準農業；收獲后加工和技術；農村發展；農業機械化；園藝工程；溫室結構與工程，生物能源和水產養殖工程等8。

2017年JCR的農業工程（AGRICULTURAL ENGINEERING）類別（Category）共收錄14種期刊9（表2）。

根據JCR的學科分類規則，上述14種期刊中只有6種期刊僅屬“農業工程”學科（表3），其他8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，2017年Web of Science核心合集共收錄農業工程學科論文3 842篇10，本文選擇其中的Article（3 616篇）、Proceedings Paper（136篇）和Review（106篇）共3 804篇作為數據源進行統計分析。這些論文的被引頻次總計3 514次，篇均被引0.92次，H指數為12。其中跨學科的8種期刊共被收錄3 082篇，占比超過論文總數的80%，另外6種僅屬農業工程學科的期刊共被收錄Article和Review760篇（表3）。由于超過80%的論文來自跨學科期刊，因此分析結果可能不能完全反映農業工程學科的發展狀況。

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）是測度研究規模和影響力的主要計量指標。通過對2017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

2017年農業工程學科論文來自17種出版物，其中載文量居前10的出版物中，有9種發文量超過100篇（表4）。載文數量、H指數、總被引頻次和篇均被引11最高的都是Bioresource Technology，且遠高于其他出版物。

顯然，Bioresource Technology、Industrial Crops and Products和Biomass & Bioenergy是2017年國際農業工程領域最有影響力的三種刊物。中國大陸出版的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。

表2 JCR中的農業工程學科期刊（以期刊影響因子為序）

表3 僅屬農業工程學科期刊載文情況（以載文數量為序）

表4 2017年農業工程學科TOP10期刊（以載文量為序）

2.2.2 國家/地區

2017年共有來自106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10的國家中有9個國家的論文超過100篇（表5）。

表5 2017年農業工程學科研究TOP10國家（以發文量為序）

通過對WOS的數據分析，無論是論文的數量還是質量，2017年中國在全球農業工程學科領域都占有絕對的“霸主”地位。從Citespace所獲得的可視化圖中可以看出，中國成為了全球農業工程學科研究的核心（圖13）。

圖13 2017年全球農業工程學科國家/地區合作網絡

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（774篇）、International Journal of Agricultural and Biological Engineering（143篇）和Industrial Crops and Products（124篇），占全部論文總量的89.09%，尤其是在Bioresource Technology上所發表的論文占比太大。遠超在該刊發文居前五的印度（183篇）、美國（172篇）、韓國（123篇）、日本（69篇）和西班牙（65篇）。美國發文居前3的出版物分別是Bioresource Technology（172篇）、Transactions of the ASABE（138篇）和Industrial Crops and Products（96篇），占該國全部論文總量的64.65%。

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（131篇）、加拿大（39篇）和澳大利亞（31篇）。與美國合作發文居前3的國家/地區分別是中國大陸（131篇）、韓國（22篇）和巴西（17篇）。可見，在2017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。

2.2.3 研究機構

2017年WOS核心合集收錄2 967個研究機構所發表的農業工程學科論文，發文量最多的是中國科學院（128篇）和美國農業部USDA（125篇），在論文質量方面，中國科學院遠超USDA（表6）。

表6 2017年農業工程學科研究TOP10機構（以發文量為序）

顯然，中國科學院與美國農業部是2017年全球農業工程學科研究最有影響力的機構，雖然這兩個機構的發文數量不相上下，但中國科學院的H指數和篇均被引均遠超美國農業部。

進一步分析發現，中國科學院的論文主要發表在Bioresource Technology（96篇）上，占其論文總量的75%，遠高于緊隨其后的Industrial Crops and Products（11篇）和International Journal of Agricultural and Biological Engineering（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。

美國農業部的論文發表相對比較分散，居前3的出版物分別是Transactions of The ASABE（53篇）、Industrial Crops and Products（27篇）和Applied Engineering in Agriculture（15篇）。從出版物的結構看，美國農業部在農業工程領域的研究方向更全面。

在機構合作方向，中國科學院的主要合作機構為中國科學院大學（43篇）、中國科學院生態環境研究中心/RCEES（16篇）和中國科學院廣州能源研究所（14篇），均為中國科學院內部機構。美國農業部的合作機構則主要為美國林務局/United States Forest Service（17篇）、堪薩斯州立大學（8篇）、佐治亞高教系統/University System of Georgia（7篇）和華盛頓州立大學（7篇）等。

2.2.4 研究方向和高被引論文

由于JCR中農業工程學科的14種出版物中有8種是屬于交叉學科的期刊，根據WOS的學科分類規則，2017年WOS所收錄的農業工程學科的學術論文同時與Biotechnology Applied Microbiology等8個學科領域交叉（表7）。

表7 2017年農業工程學科學術論文的主要交叉學科分布

Biotechnology Applied Microbiology、Energy Fuels和Agronomy是交叉數量最多的3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2017年所有學術論文的Title、Abstract、Author Keywords（DE）和Keywords Plus（ID）的統計分析，“bioma/生物”出現的詞頻最高，同時performance/性能、pretreatment/預處理和system/系統等也是高頻詞（表8）。

表8 2017年農業工程學科學術論文的高頻主題詞分布

通過對高頻主題詞的可視化處理，可以發現bioma是2017年WOS中農業工程學科研究的中心（圖14）。

圖14 2017年農業工程學科學術論文高頻主題詞可視化圖

從高頻主題詞的分布和可視化中可以看出，生物技術在農業上的應用已經成為農業工程學科的研究熱點。

通過對僅屬“農業工程”學科的6種期刊的760篇論文的分析，發現yield/產量、system/系統和growth/生長是其核心研究領域（圖15）。其高頻主題詞也主要集中在yield/產量、system/系統、soil/土壤、temperature/溫度、model/模型、performance/性能、growth/生長、quality/質量、evapotranspiration/蒸散量、water/水、management/管理、irrigation/灌溉、nitrogen/氮、bioma/生物和corn/玉米等方面。

圖15 僅屬“農業工程”6種期刊的高頻主題詞可視化圖

3 結論

通過對學術論文進行文獻計量分析，以評價學者、研究機構以及學科研究等的發展狀況與發展趨勢，至少在中國目前還具有較大的影響。然而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ESI12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2017年基于CNKI和SCI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。2017年CNKI收錄國內農業工程學科各類文獻10 000余條，其中學術期刊論文9 000余篇。SCI收錄3 800余篇。在農業工程學科研究領域，中國和美國是全球最有影響力的2個國家；SCI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30%，美國占16.51%，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2017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，2017年SCI所收錄的農業工程學科來源刊有14種。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和篇均被引均列首位，其影響因子（2016年）為5.651，居各刊之首。中國大陸僅有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，中國科學院和美國農業部是2017年國際農業工程學科研究領域最有影響力的2個研究機構。但中國科學院的論文主要發表在Bioresource Technology（96篇）上，占其論文總量的75%，其研究領域也主要集中在生物資源技術方面。

（4）結合Citespace分析工具，發現“設計”是2017年中國農業工程核心期刊的研究中心，“bioma/生物”則是2017年SCI中農業工程學科研究的核心。

[1] 韓長賦.大力實施鄉村振興戰略[J].中國農業文摘-農業工程，2018（01）：3-4+35.

[2] 陳濤.加快用工業手段武裝現代農業[N].農民日報，2012-10-29（001）.

[3] 中國農業工程學會編.2006-2007農業工程學科發展報告[M].北京：中國科學技術出版社，2007：3.

[4] 中國科學技術協會主編，中國農業工程學會編著.農業工程學科發展報告2014-2015[M].北京：中國科學技術出版社，2016：6.

[5] 朱強，何峻，蔡蓉華主編.中文核心期刊要目總覽2014年版[M].北京：北京大學出版社，2015.09.

注釋：

1.http://www.most.gov.cn/tjcw/tczcwj/200708/t20070813_52375.htm，2018.2.10

2.http://www.zuihaodaxue.com/BCSR/nongyegongcheng2017.html, 2018-2-12

3.http://navi.cnki.net/knavi，2018-1-10

4.數據檢索時間：2017年12月31日，發表時間：2017.1.1-2017.12.31

5.http://navi.cnki.net/knavi/Journal.html#，2018-1-10

6.檢索時間為2018-2-12

7.http://isiknowledge.com，2018-2-12

8.https://jcr.incites.thomsonreuters.com/JCRCategoryProfileAction.action?year=2014&categoryName=AGRICULTURAL%20ENGINEERING&edition=SCIE&categ ory=AE

9.2017年5月，JCR公布的Agricultural Engineering共有14種，但筆者認為，根據期刊的載文分析，Drying Technology、Computers and Electronics in Agriculture、Agricultural Water Management、Soil and Tillage Research和Irrigation Science等也應屬于農業工程學科領域。

10.檢索時間：2018-2-7

11.數據統計時間：2018-2-26

12.ESI依據期刊分類把論文劃分為22個學科領域，包括：農業科學、生物學與生物化學、化學、臨床醫學、計算機科學、經濟學與商學、工程學、環境科學與生態學、地球科學、免疫學、材料科學、數學、微生物學、分子生物學和遺傳學、綜合交叉學科、神經科學和行為科學、藥理學和毒物學、物理學、植物學與動物學、精神病學與心理學、社會科學總論、空間科學。