高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展研究綜述

李 霞，趙吉坤，呂小峰，蔡元新

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)信息管理學(xué)院 江蘇,南京 210031）

農(nóng)業(yè)不僅提供糧食、副食品、工業(yè)原料、資金和出口物資，還是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的重要支撐。高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)可以運(yùn)用農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新技術(shù)，加強(qiáng)農(nóng)作物防災(zāi)減災(zāi)能力，提高土地資源的可持續(xù)利用和改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件讓糧食高產(chǎn)出，并且一定程度上能夠有效解決人口老齡化所帶來(lái)的勞動(dòng)力短缺等問(wèn)題。據(jù)“大食物觀”學(xué)術(shù)研討會(huì)的數(shù)據(jù)，截至2022年5月26日，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)面積高達(dá)4270 多萬(wàn)畝，占世界設(shè)施農(nóng)業(yè)總面積的80%以上。在設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展日益凸顯的時(shí)代，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者開(kāi)始重點(diǎn)關(guān)注高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展路徑，本文從學(xué)者已有研究出發(fā)，采用文獻(xiàn)細(xì)粒度和文獻(xiàn)計(jì)量法對(duì)國(guó)內(nèi)外2013—2023 年的設(shè)施農(nóng)業(yè)研究進(jìn)行總結(jié)與分析，本文使用可視化工具CiteSpace 進(jìn)行文獻(xiàn)分析，從整體上把握高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)研究的動(dòng)態(tài)，繪制知識(shí)圖譜，為設(shè)施農(nóng)業(yè)高標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的未來(lái)研究方向提供有價(jià)值的建議。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與研究方法

文獻(xiàn)細(xì)粒度分析是一種內(nèi)容分析方法，通過(guò)科學(xué)識(shí)別、全面統(tǒng)計(jì)和系統(tǒng)整理文獻(xiàn)，可以幫助研究者更好地理解文獻(xiàn)內(nèi)容。文獻(xiàn)計(jì)量法是一種客觀科學(xué)的定量分析方法，它通過(guò)捕獲文獻(xiàn)的外部特征，如關(guān)鍵詞、引文等，用來(lái)描述研究分布規(guī)律、發(fā)展歷程和預(yù)測(cè)未來(lái)研究趨勢(shì)[1]。本文使用CiteSpace 6.1R.6軟件對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)相關(guān)研究文獻(xiàn)進(jìn)行可視化操作，繪制知識(shí)圖譜并分析聚類特征，客觀報(bào)告該領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量、研究熱點(diǎn)和未來(lái)研究方向[2]。

本文引文檢索的來(lái)源是2020 年1 月1 日—2023 年1月1日《中國(guó)知識(shí)基礎(chǔ)工程數(shù)據(jù)庫(kù)（CNKI）》和Web of Science 核心合集（WOS）。在CNKI庫(kù)中搜素關(guān)鍵詞為“設(shè)施農(nóng)業(yè)”，得到551篇相關(guān)文獻(xiàn)，檢索“高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)”得到3335篇文獻(xiàn)，檢索“高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利建設(shè)”僅7篇文獻(xiàn)，檢索“高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化建設(shè)”則顯示無(wú)結(jié)果。但搜索關(guān)鍵詞搜索內(nèi)容為“設(shè)施農(nóng)業(yè)OR 溫室OR 大棚”，文獻(xiàn)總數(shù)：1523 篇，并在Web of Science 核心合集搜索關(guān)鍵詞“Protected Agriculture OR Greenhouse”，搜索結(jié)果僅出現(xiàn)171篇文獻(xiàn)。本文依據(jù)2020年2月26日習(xí)近平總書記對(duì)全國(guó)春季農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作作出重要指示，即“要加強(qiáng)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、農(nóng)田水利、農(nóng)業(yè)機(jī)械化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”，結(jié)合文獻(xiàn)細(xì)粒度法對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的研究劃分為四大類：高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利建設(shè)、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化建設(shè)、溫室與大棚（見(jiàn)圖1）。

圖1 高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)研究分類

1.2 我國(guó)高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

由于資源稟賦和發(fā)展水平的不同，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展道路也各有差異，國(guó)內(nèi)不同地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)模式也存在著較大的差異。隨著我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的不斷深入發(fā)展，目前中國(guó)各個(gè)省份都在依靠區(qū)域優(yōu)勢(shì)，因地制宜打造特色農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)等，將科技、人才、資金、信息等生產(chǎn)要素聚集起來(lái)，投身于高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)。高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)強(qiáng)調(diào)的是高標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)運(yùn)用農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新技術(shù)，加強(qiáng)農(nóng)作物防災(zāi)減災(zāi)能力，同時(shí)提高糧食產(chǎn)量。然而，相較于荷蘭、以色列、日本等設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，中國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)在集約化生產(chǎn)、智能化的生產(chǎn)管理和標(biāo)準(zhǔn)化的病蟲(chóng)害防治方面還有一定差距。

根據(jù)2016年的設(shè)施農(nóng)業(yè)面積調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，貴州、江西及廣西等相對(duì)落后的省份在設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)方面仍有較大的發(fā)展空間，雖然這些省份的年輕人大多外出務(wù)工，但仍有相當(dāng)多的農(nóng)村勞動(dòng)力無(wú)法完全脫離農(nóng)業(yè)。西藏、青海等地區(qū)因地形、土壤、氣候等因素，設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)難以開(kāi)展。這表明設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)的水平正在成為中國(guó)地域差距的一個(gè)新體現(xiàn)，并且這種差距還在不斷擴(kuò)大。這種差距的原因主要是地形地貌等因素以及智能化與機(jī)械化水平的不足。例如，青海半干旱地區(qū)以及湖南、貴州等山區(qū)由于地形原因，大型機(jī)械設(shè)備難以進(jìn)入。雖然湖南省近年來(lái)一直大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)與數(shù)字農(nóng)業(yè)，2022 年該省農(nóng)林牧漁業(yè)增加值預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)3.7%，但設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)是一項(xiàng)高度集約化、高投入的產(chǎn)業(yè)，如何吸引資源、技術(shù)人才等向設(shè)施農(nóng)業(yè)聚集需要進(jìn)一步思考。根據(jù)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2016 年全國(guó)（不含港澳臺(tái)）設(shè)施農(nóng)業(yè)總面積（連棟溫室、日光溫室、塑料棚）為2082.88 千公頃，具體各省（市、自治區(qū)）的設(shè)施面積分布情況如圖2所示。

圖2 2016年我國(guó)各省份設(shè)施農(nóng)業(yè)占地面積

2 國(guó)內(nèi)外高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)研究進(jìn)展

2.1 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田發(fā)展現(xiàn)狀

高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田是經(jīng)過(guò)土地整治建設(shè)形成的一種高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、生態(tài)良好、抗災(zāi)能力強(qiáng)、與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)方式相適應(yīng)的集中連片基本農(nóng)田，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)有助于土地資源的可持續(xù)利用。近幾年，國(guó)內(nèi)學(xué)者研究農(nóng)田的基本特征，根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r提出不同的農(nóng)田建設(shè)模式以及構(gòu)建高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的評(píng)價(jià)體系。國(guó)內(nèi)的農(nóng)田整治研究與國(guó)外略有不同。國(guó)外更多考慮農(nóng)場(chǎng)不同利益相關(guān)者的農(nóng)田分配與整治、土地最大利用價(jià)值問(wèn)題以及可持續(xù)農(nóng)田建設(shè)；國(guó)內(nèi)更加關(guān)注耕地廢棄和土壤環(huán)境污染問(wèn)題。最近，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者都在專注于人口老齡化和人口減少導(dǎo)致糧食供應(yīng)能力及農(nóng)業(yè)用地價(jià)值問(wèn)題。依據(jù)國(guó)內(nèi)外高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)現(xiàn)狀列出了主要參考文獻(xiàn)，具體情況如表1所示。

表1 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)研究現(xiàn)狀

2.2 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利發(fā)展現(xiàn)狀

農(nóng)田水利工程建設(shè)是高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的重要組成部分，主要包括田間溝渠和排水灌溉系統(tǒng)的建設(shè)。目前，中國(guó)學(xué)者在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利的建設(shè)中，主要關(guān)注水資源利用和節(jié)省能源以及CO2排放等問(wèn)題；西方學(xué)者除了早期考慮灌溉方式對(duì)水資源的利用，還更多地考慮智能化、機(jī)械化等問(wèn)題。同時(shí)，在當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀下，國(guó)內(nèi)學(xué)者研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)田水利之間的關(guān)系時(shí)，大多關(guān)注勞動(dòng)力不足帶來(lái)的影響，而國(guó)外則已經(jīng)開(kāi)發(fā)了兼顧農(nóng)民生產(chǎn)力的灌溉智能系統(tǒng)。本文將農(nóng)田水利工程研究分為節(jié)水灌溉系統(tǒng)、農(nóng)田水利建設(shè)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)田水利工程建設(shè)研究進(jìn)展等方面（見(jiàn)表2）。

表2 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利建設(shè)研究現(xiàn)狀

2.3 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀

加強(qiáng)高標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械化建設(shè)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志和物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，關(guān)系到農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)鏈條延伸、農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提升和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化建設(shè)可以改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高耕地生產(chǎn)率。首先，農(nóng)業(yè)機(jī)械化高質(zhì)量發(fā)展方面，西方研究大多為大規(guī)模的農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究，國(guó)內(nèi)學(xué)者認(rèn)為可以提高農(nóng)田流轉(zhuǎn)效率，發(fā)展規(guī)模化農(nóng)場(chǎng)。其次，在農(nóng)業(yè)機(jī)械化能源節(jié)約方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者出現(xiàn)相對(duì)的意見(jiàn)，國(guó)外學(xué)者認(rèn)為應(yīng)減少農(nóng)業(yè)機(jī)械化設(shè)備的數(shù)量，國(guó)內(nèi)認(rèn)為降低能源消耗的實(shí)施應(yīng)在不損害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的前提下進(jìn)行。在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化建設(shè)方面，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者研究熱點(diǎn)存在異質(zhì)性。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究進(jìn)行分類和整合為幾個(gè)研究問(wèn)題（見(jiàn)表3）。

表3 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展研究現(xiàn)狀

2.4 溫室與大棚發(fā)展現(xiàn)狀

在國(guó)外，溫室和大棚的區(qū)分研究并不明確，但我國(guó)的學(xué)者認(rèn)為溫室和大棚是不同的概念。2004 年，西方國(guó)家開(kāi)始研究溫室，國(guó)內(nèi)學(xué)者也開(kāi)始關(guān)注溫室研究。自2017年起，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始對(duì)溫室建設(shè)展開(kāi)研究，如光伏溫室、智能溫室等。溫室最初的設(shè)計(jì)是利用太陽(yáng)能提高塑料溫室或玻璃溫室的空氣溫度，以滿足植物生長(zhǎng)對(duì)溫度的要求。大棚是為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物早熟增產(chǎn)而設(shè)計(jì)的。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的研究主要關(guān)注溫室和大棚的節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展方面，研究主題也主要分為三個(gè)方面：節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展、溫室技術(shù)和大棚技術(shù)。學(xué)者們的主要研究方向包括提高作物產(chǎn)量和高效利用能源。本文將溫室大棚技術(shù)研究分類和整合（見(jiàn)表4）。

表4 溫室與大棚研究現(xiàn)狀

3 我國(guó)高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的研究主題分析

通過(guò)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)關(guān)鍵詞存在較強(qiáng)的相互關(guān)聯(lián)，形成了221 個(gè)節(jié)點(diǎn)和930 條連線的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜（見(jiàn)圖3）。使用CiteSpace提供的指標(biāo)，如Modularity Q 值和Mean Silhouette S 值，研究得出，當(dāng)Q 值＞0.3 時(shí)，聚類結(jié)構(gòu)顯著；當(dāng)S 值＞0.7 時(shí)，聚類可信。該聚類圖譜的Q值為0.5099，S值為0.9532，說(shuō)明聚類結(jié)構(gòu)顯著，結(jié)果可信。查閱相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞時(shí)間線圖譜發(fā)現(xiàn)，用地管理和鄉(xiāng)村振興是近幾年主要研究熱點(diǎn)，其研究方向主要為設(shè)施農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)與土地利用之間的可持續(xù)發(fā)展，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢物利用問(wèn)題。除了考慮設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)，研究還非常重視智能化、機(jī)械化、網(wǎng)絡(luò)化等問(wèn)題。溫室是設(shè)施農(nóng)業(yè)的典型代表，研究也主要圍繞溫室和大棚構(gòu)成的系統(tǒng)進(jìn)行。在智慧農(nóng)業(yè)研究方面，主要關(guān)注農(nóng)機(jī)化發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、能源環(huán)境績(jī)效等相關(guān)關(guān)系，以及結(jié)合農(nóng)村農(nóng)戶特征及行為的能源、環(huán)境、最大化產(chǎn)出等影響因素分析。

圖3 設(shè)施農(nóng)業(yè)相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜及時(shí)間線圖譜

4 結(jié)論與展望

本文對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)內(nèi)容總結(jié)并概括為以下幾點(diǎn)：一是規(guī)模化。大型先進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)，規(guī)模化的種植提升產(chǎn)量；二是現(xiàn)代化。先進(jìn)的配套設(shè)施和現(xiàn)代化的管理模式，降低對(duì)勞動(dòng)力的依賴；三是自動(dòng)化。機(jī)械化程度高，分工明確；四是專業(yè)化。工作人員對(duì)設(shè)施的設(shè)計(jì)建造、種植管理，運(yùn)營(yíng)等各環(huán)節(jié)的高度專業(yè)化。國(guó)內(nèi)外的研究表明，我國(guó)的高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施發(fā)展仍面臨著三大難題。

（1）勞動(dòng)力及技術(shù)人才不足。面對(duì)人口老齡化現(xiàn)狀與技術(shù)人才需求增加帶來(lái)的社會(huì)成本，技術(shù)人才與中年群體是否可以接受和使用高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)施，而政府層面上的相關(guān)普惠信貸和相關(guān)政策可以驅(qū)動(dòng)農(nóng)戶行為。

（2）我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展缺乏的并不僅僅是高技術(shù)集成的農(nóng)業(yè)設(shè)備，更是與不同區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平相匹配的高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展方案與評(píng)價(jià)體系。由于近幾年國(guó)內(nèi)氣候嚴(yán)峻，考慮連續(xù)季節(jié)性降雨量不足條件下的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利建設(shè)是比較重要的。故在借鑒國(guó)外研究的可持續(xù)農(nóng)業(yè)排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國(guó)地區(qū)的地理特征加強(qiáng)小型可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)田水利工程建設(shè)。

（3）由于大棚與溫室環(huán)境的控制過(guò)程極其復(fù)雜，許多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法對(duì)其控制系統(tǒng)研究，故國(guó)內(nèi)的研究應(yīng)多考慮先進(jìn)的控制算法應(yīng)用到溫室控制系統(tǒng)中，讓溫室生產(chǎn)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化及智能化。在解決上述難題時(shí)，更多要考慮到《減污降碳協(xié)同增效實(shí)施方案》，統(tǒng)籌能源安全、生態(tài)環(huán)境及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的工作。綜上，我國(guó)地域遼闊、資源豐富，同時(shí)受到不同地區(qū)的自然、技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的影響，設(shè)施農(nóng)業(yè)尚未實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展。此外，一些農(nóng)村地區(qū)仍存在傳統(tǒng)小農(nóng)經(jīng)濟(jì)占主導(dǎo)、土地所有權(quán)主體虛置等社會(huì)問(wèn)題，這也制約了高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的全面可持續(xù)發(fā)展。