中國煙草機械化研究現狀、熱點與展望

摘要：

為探究中國煙草機械化發展現狀、研究趨勢和前沿領域，借助數據可視化軟件CiteSpace，對中國知網自2000年以來所收錄的有關煙草機械化的1 949條文獻作為樣本數據進行發文數量、研究人員、研究單位、研究領域和研究熱點等方面的可視化分析。各項數據分析顯示國內煙草機械化研究在穩步發展，同時仍然存在一些問題。研究表明，我國煙草機械化學術研究在時間線上呈現出初步探索、迅速發展和波動下降3個階段；論文作者和科研機構之間的合作程度較低，合作密度僅為0.001 8，目前尚未形成強有力的核心研究團隊；研究熱點由煙草生產、增產逐步向集成化、專業化演進，現階段的研究熱點不僅僅局限于傳統的增收增產，而是聚焦于煙葉的視覺識別。因此，深度聚焦學科交叉融合，多元化發展，同時推動建立農機農藝融合體系，組合優化農業機械、農業技術和作業工藝，使農藝與農機組成有機生產作業系統，建立現代煙草農業生態。

關鍵詞：煙草；可視化；知識圖譜；聚類分析；CiteSpace

中圖分類號：S233.75

文獻標識碼：A

文章編號：2095-5553 （2025） 01-0282-08

Research status， hotspots and prospects of tobacco mechanization in China：

Visualization analysis based on CiteSpace

Zheng Le¹， Liu Xinyuan²， Song Zhengxiong³， Liang Pengfei¹， Wang Yujie⁴

（1. "College of Mechanical Engineering， Guizhou University， Guiyang， 550025， China; 2. Tobacco Production

Technology Center， Sanmenxia City Company of Henan Province Tobacco Company， Sanmenxia， 472000， China;

3. Songyang County Branch of Tobacco Company， Luoyang City Company of Henan Provincial Tobacco Company，

Luoyang， 471000， China; 4. Tobacco Production Technology Center， Luoyang City Company of

Henan Provincial Tobacco Company， Luoyang， 471000， China）

Abstract：

In order to explore the development status， research trends and frontier fields of academic research on tobacco mechanization in China， this study used the data visualization software CiteSpace to visualize the number of papers， researchers， research units， research fields and research hotspots of 1 949 articles on tobacco mechanization collected by CNKI since 2000 as sample data. The data analysis shows that while the domestic tobacco mechanization research is developing steadily， there are still some problems. The academic research of tobacco mechanization in China presents three stages such as preliminary exploration， rapid development and fluctuation decline. The degree of cooperation between the author and the scientific research institution is low， and the cooperation density is only 0.0018. At present， a strong core research team has not been formed. The research focus has gradually evolved from tobacco production and production increase to integration and specialization. The present research focus is not only limited to the traditional income increase， but also focuses on the visual recognition of tobacco leaves. Therefore， the in-depth focus on interdisciplinary integration and diversified development， while promoting the establishment of agricultural machinery and agronomy integration system， combining and optimizing agricultural machinery， agricultural technology and operation technology， "so as to make agronomy and agricultural machinery form an organic production operation system， and establishment of modern tobacco agricultural ecology.

Keywords：

tobacco; visualization; knowledge graph; cluster analysis; CiteSpace

0"引言

煙草機械化是運用先進且適用的農業機械裝備煙草農業，改善煙草農業的生產經營條件，不斷提高煙草農業的生產技術水平和經濟效益、生態效益的過程^［1］。而且是轉變煙草生產方式、實現煙草生產現代化的一個重要載體，是現代煙草農業建設的一項重要內容，是穩定煙草種植規模、增加煙農收入的重要途徑。中國是世界上最大的煙草生產國，每年的種植面積達1 100khm²，同時煙草農業是勞動密集型行業，勞動強度較大，隨著我國人口老齡化程度加劇和城市化進程的推進，煙草農業逐漸出現勞動人員不足的問題^［2］。因此，提高煙草農業的機械化水平、優化種植與生產技術已成為促進煙草行業發展的必經之路。

在此背景下，為推進我國煙草機械化領域的發展，幫助研究人員更好了解特定學術研究領域的發展狀況，本文對2000年1月1日—2023年10月7日中國知網所收錄的中國學術界近二十年來的煙草機械化學術研究成果數據進行可視化分析，利用CiteSpace知識圖譜大數據可視化處理的能力，從時間序列多維度挖掘梳理共現研究特征，找出我國煙草機械化領域的研究熱點、前沿進展和時空分布。

1"研究方法及數據來源

1.1"研究方法

采用CiteSpace軟件作為分析工具對中國煙草機械化發展文獻進行計量分析和可視化呈現。

1） 數理統計方法。文獻計量法是基于數學和統計學的原理，從不同角度（如時空分布、聚焦領域等）對文獻體系和文獻計量特征進行系統性統計分析，并對文獻的數量分布、組成結構和演進規律進行定量分析，然后通過可視化結果呈現出某一研究領域的現狀和趨勢的科學，是一種基于數理統計的宏觀方法^［3］。

2） 知識圖譜可視化分析。CiteSpace通常譯為“引文空間”，它是在信息可視化和科學計量學的基礎上應用Java語言所開發的一款多元化的文獻可視化分析軟件。主要用于研究分析學術文獻中蘊含的潛在規律，以突破在讀者主觀閱讀中難以對文獻進行科學歸納的局限^［4］。在學術研究中可以使用它來對特定領域的研究文獻進行科學性的梳理分析，也能夠對CNKI等數據庫的文獻數據進行轉換、分析和計算，并可根據使用者的需求形成多種可視化知識圖譜，以便研究者直觀地分析特定領域的學術研究演進規律。

將中國知網CNKI數據庫所收錄的煙草機械化數據檢索時區跨度設定為2000—2023年，時間切片（Time Slicing）設定為1年，文本處理（Text Processing）選定為主題（Title）、摘要（Abstract）、作者（Author）、關鍵詞疊加（Keyword Plus），連結強度計算（Links Strength）方法設定為余弦（Cosine），范圍應用于時間切片（Scope Within Slices），由需求設置閾值（Threshold）為5～10，算法選擇為切片網絡（Pruning sliced networks）以及共現網絡（Pruning the merged network），將煙草機械化文獻按照網絡節點類型（Node Types）分為文獻計量分析及研究熱點分析。然后對現有煙草機械化研究文獻數據進行作者（Author）與機構（Institution）合作分析、關鍵詞（Keyword）共現分析、時間線圖（Timeline）以及突現檢測（Burst detection）等，進而得出煙草機械化相關研究領域的知識圖譜可視化呈現，并結合有關文獻內容和時事熱點進行分析解讀，進一步揭示煙草機械化研究領域的演進規律。

1.2"數據來源

數據來源于CNKI文獻數據庫，以研究主題為核心，檢索式為“SU=（‘煙葉’+‘烤煙’+‘煙草’）AND SU=（‘機械’+‘機器’+‘機具’+‘育苗機’+‘起壟機’+‘施肥機’+‘打窩機’+‘投苗機’+‘移栽機’+‘鋪膜機’+‘植保機’+‘裝煙機’+‘切絲機’+‘卷煙機’+‘打葉機’）”。設置檢索時間為2000年1月1日—2023年10月7日，獲得相關研究文獻4 721篇，然后經過手動選擇，清洗剔除出新聞、通知、會議等無效數據，得出有效數據共1 949條，然后將得到的有效數據導出，同時導出Excel題錄數據，最后對該數據進行可視化分析。

2"煙草機械化學術文獻計量分析

2.1"發文年限分析

學術研究文獻年度發表數量的變化反映該研究領域在不同時期的關注度，同時也客觀反映出當時所處于的學術研究階段以及研究的連續性和熱度，通過對歷年來的1 949條有效數據進行分析，得到近20年中國煙草機械化學術研究發文趨勢如圖1所示，可以較為直觀地看出中國煙草機械化領域的發展趨勢。對近20年來我國煙草機械化學術文獻數據進行梳理得出該學術研究領域發展主要分為3個階段：初步探索階段（2008年之前）、迅速發展階段（2008—2014年）、波動階段（2014年至今）。

探索階段的年度發文量很低，說明煙草機械化領域的學術研究正在起步，受我國當時的社會經濟背景影響，還沒有引起普遍關注。

爆發階段的年度發文量較高，且逐年增長的趨勢較為迅猛，隨著國家對煙草行業的重視，煙草機械化領域也吸引了學術界的目光，研究取得極大進展。與此同時，中國煙葉生產機械化作業率激增，技術水平與歐美國家的差距迅速縮短。

波動階段的文章相比爆發階段少許多，該領域的熱度逐漸回落，有關煙草機械化的研究在之前的基礎上脫離傳統的煙草機械，聚焦農藝與農機結合，圍繞作業場景和作業環節，綜合提升煙草機械化水平。

2.2"發文機構分析

對作者、機構進行合作網絡分析可以幫助人們快速發現該研究領域的作者、機構之間的合作關系，更有利于研究人員發現關鍵科研人員或科研機構。而且對發文機構進行共現分析可以清晰地展示近20年來煙草機械化領域科研水平與核心科研機構在我國的分布情況。

在CiteSpace操作界面，選擇節點類型為機構（Institution），然后對文獻數據進行可視化分析，得到如圖2所示的研究機構共現可視化圖譜。根據網絡結構和聚類的清晰度，CiteSpace提供模塊性（Q）與平均輪廓值（Silhouette）兩個參數，它們可以作為評判圖譜是否有效的重要依據。在科學知識圖譜的解釋里，Q值是知識圖譜網絡模塊化優劣的重要參數，Q值一般在［0， 1），當Q大于0.3時，意味著數據的網絡結構是穩定的。輪廓值（Silhouette）是表明聚類結果是否科學合理的重要參數，當其大于0.7時，說明圖譜網絡的同質性很高且結果具備有高可信度^［5］。由圖2可知，Q=0.965 4表明我國近二十年的煙草機械化發表文章的科研機構網絡共現結構高度顯著；Silhouette=1表明我國研究煙草機械化的科研機構的研究成果聚類具備高可信度。

由圖2可知，網絡節點數量N=524，即科研機構總數有524所，且煙草公司及煙草基地在這些科研機構中的占比高，在煙草機械化學術研究領域的影響較大，說明該項目具有高度的實用性研究價值。節點之間的連線數E=244，即各機構之間有244例合作關系，節點之間的連線可以體現機構之間的合作強度，連線越粗，說明他們在同一篇文獻中出現的頻率越高，之間的合作關系越深，圖譜顯示在我國煙草機械化研究領域內各科研機構之間的合作關系呈現出高度的地域化和分散性團隊化。而合作密度（density）僅為0.001 8，表明我國煙草機械化研究機構數量雖然較多，但各個機構之間的合作程度很低，對我國煙草機械化研究領域的發展不利。

為更加清楚地展現出煙草機械化領域中的核心科研機構，借助CiteSpace中的相關數據，列出在煙草機械化領域發文量最多的前十所機構。由表1可以看出，與各地區的煙草公司相比，高等院校的發文量較高，而且在煙草機械化領域的起步較早。

2.3"發文作者分析

對煙草機械化學術研究領域的全部有效文獻數據進行科學計量分析，總發文量排名前10的作者如表2所示。從作者的發文量上來看，來自貴州大學的張富貴對煙草機械化領域的研究最為深入，研究成果最為豐富，尤其是在西南山區煙草機械方向與其他研究人員拉開了一定差距^{［6， 7］}。結合作者所在單位來看，發文量排名前十的作者中，張富貴、張汝坤、毛文菊、林選知所在單位均處于我國云貴川地區，可見我國西南地區對煙草機械化領域的研究頗為看重。

根據普賴斯定律：在同一研究主題中，半數的論文是由高產作者所撰寫的，同時這一部分作者的數量大約是所有作者數量的平方根。而在高產作者中，假設最低發文數量為N，則個人發文量大于等于N的學者的總發文量恰好是全部論文總數的一半^［8］。普賴斯根據洛氏定律推導出N≈0.749×Nmax（其中，Nmax是作者個人的最高發文量）。已知最高發文作者的發文量為13，計算N=2.996，取整數3，對已有數據進行統計得出發文數量在3篇及以上的作者總發文量為346篇，低于文獻總量的一半。由此可知，在煙草機械化學術研究領域內還沒有形成穩定的核心研究領軍團隊。

進行作者共現分析可以展現出煙草機械化領域中的各位作者與各個研究團隊的合作關系，并側面反映出研究進程與領域發展中的學科交叉融合與研究熱點演進的趨勢^［9］。對核心專家學者的研究側重點進行分析可以盡快深入研究領域內涵，為新人提供參考方向，有助于煙草機械化研究領域的高質量深入發展。

通過CiteSpace軟件對1 949條數據選擇節點類型（Node Types）為作者（Author）的可視化圖譜分析，可得到圖3。

圖3的相關數據（N=755，E=694）與煙草機械化科研機構共現分析可視化圖譜中的數據含義類似，其中的“N”代表節點，即作者出現的位置節點，作者名字的字號越大，表明該作者出現的頻率越高，發表的文章數量越多；“E”代表連線數量，節點之間的連線代表作者之間的聯系，連線越粗，說明他們在同一篇文獻中出現的頻率越高，由此可以看出作者之間的合作關系。作者合作圖譜中出現755個節點，連線有694條，從圖3中也可以直觀地看出各作者之間有一定的連線，尤其幾個突出的作者之間連線較多，有些甚至形成小型的網絡結構，說明煙草機械化領域中的科研人員已經形成了幾個小型研究合作團隊。由圖3可知，Q=0.934表明我國近20年來煙草機械化領域科研作者的網絡共現結構合理且具備高度顯著性；S=0.965 4表明作者共現聚類結果合理且具備高可信度。

發文量是判定研究成果權威性的一個重要指標，有助于快速聚焦研究視角，但僅從這一項來分析顯然不夠客觀，而文章的被引頻次可以反映出該作者在研究領域內的認可度。因此借助CiteSpace中顯示的有關作者的分析數據，截取煙草機械化文獻高被引頻次排名前十位的作者的相關研究數據并制成表格，結果如表3所示。結合圖3可看出，國內煙草機械化領域的科學研究呈現出多核心的發展模式，部分核心成員占據重要地位。尤其是以張汝坤為首來自的云南農業大學的科研團隊，不僅發文量較高，被引頻次也高于其他團隊，具有較大的學術影響力，為煙草機械化領域的研究做出突出貢獻^{［10， 11］}。

排名前10的作者所從事的研究領域集合較小，且均屬于農業大類的范疇，其中毛文菊、董哲、林選知、劉斌、張富貴、吳雪梅和李建華這些認可度較高的學者主要從事于農業工程、輕工業手工業領域研究，劉勇主要從事于光譜技術和智能儀器領域研究。領域集合小可能會帶來研究學者缺乏相關跨領域知識、學科交叉融合較淺的問題。該領域的研究還有待深化，應加強不同學科機構之間的交叉合作，促進不同專業領域的研究學者運用關聯學科知識進行高密度、深層次的學術研究合作。

3"煙草機械化的研究熱點與前沿進展

使用CiteSpace軟件對煙草機械化研究的關鍵詞、主題等進行聚類共現分析，可以從該項目所涉及到的研究領域、研究內容和研究成果三方面觀察煙草機械化的研究進展，抓住煙草機械化的研究熱點，分析煙草機械化的演進規律，預測其發展趨勢。

3.1"研究領域分析

關鍵詞是文章的關鍵信息，是作者對研究中心的凝練表達，高度概括了該領域的研究主題。對相關文獻關鍵詞進行共現分析，可以快速抓住煙草機械化研究領域的研究熱點和各個熱點之間的聯系^［12］。使用CiteSpace軟件對745條數據選擇節點類型（Node Types）為關鍵詞（keyword）的可視化圖譜分析，得到圖4的關鍵詞聚類圖譜。該圖譜可以突出關鍵節點和各節點之間的重要連接，并體現出關鍵詞聚類的結構特征；關鍵詞節點越大說明該關鍵詞的出現頻次越高，則研究熱度越高；節點之間的連線越粗，則兩個關鍵詞同時出現的頻次越高，它們的聯系就越緊密。圖4的相關數據（Q=0.7263、S=0.9303）表明煙草機械化研究領域的相關文獻關鍵詞共現網絡結構和聚類具有顯著結構性和高可信度。

關鍵詞共現圖譜的節點數（N=745）較多，表明煙草機械化領域的研究熱點較為廣泛；D=0.004 2、E=1 162說明各研究熱點之間存有一定的聯系，通過對比研究熱點量和源數據的研究樣本量，該領域的研究范圍雖廣，但是整體的研究深度不足，有待進一步發掘。圖譜中關鍵詞的高頻性表現出該關鍵詞在煙草機械化研究領域中的研究熱度，頻次越高，表明該關鍵詞相關的研究方向越熱門；而關鍵詞中心性表現出該次在研究領域中的相關度，中心性越高，表明該關鍵詞與其他研究方向之間的相關性越強。利用CiteSpace分析相關文獻，得到煙草機械化研究中關鍵詞的頻次與中心性信息，為獲得煙草機械化高頻研究熱點和研究相關性數據，整理統計出前十位高頻關鍵詞和高中心性關鍵詞并匯總繪制表4。

由表4可知，煙草機械化研究領域關鍵詞的頻次數據與中介中心性數據高度擬合，整體研究的演進脈絡遵循基于“煙草”至相關領域維度的研究。

值得注意的是，中介中心性排名前十的高頻關鍵詞中，煙草、卷煙機、打葉復烤、煙草機械、卷煙等關鍵詞均出現于2000—2002年，結合年度發文量數據來看，煙草機械化領域的研究引起了學術界的廣泛關注，在這段時間迎來一個急速發展的爆發期，但是近十年未出現新的高頻關鍵詞。

關鍵詞共現中的節點較多，不利于精準總結煙草機械化研究領域，為抓住主題聚類集群蘊含的具體信息和結構分布，使用CiteSpace的關鍵詞聚類功能，將關鍵詞共現圖譜中聯系較為緊密的關鍵詞匯總形成聚類，得到關鍵詞主題可視化聚類圖譜（圖5）。

圖5的數據（Q=0.7263、S=0.9303）說明煙草機械化研究主題聚類圖譜網絡結構科學合理，可信度高。圖譜結構特征說明研究主題的分布范圍廣，密度較低（D=0.0044），呈現出小型規模化結構，且主要聚類規模大體上相似，差異不大，比較平均。對高頻關鍵詞圖譜和關鍵詞聚類圖譜綜合研究分析得出，煙草機械化領域的現有學術研究主要分為3個方面：（1）以煙草機械化的基本范疇為視角，如煙草機械、卷煙機、切絲機等；（2）以煙草機械化的發展為視角，如對策等；（3）以煙草機械化的高新技術為視角，如機器視覺、重量控制和控制系統等。

但從整體看，無論是高頻性還是高中心性，十幾年來均沒有出現規模排進前10的新關鍵詞，說明煙草機械化學術研究領域近年來已到達研究瓶頸，要進一步取得開拓性學科發展，對該領域進行深度探索，需要與相關學科深入交叉融合，構建并完善學科知識體系。而且關鍵詞聚類圖譜結構上僅略微呈現出由中心發散的網狀結構，說明該領域的研究力量還較為分散，有待進一步加強合作。為學科的進一步發展，應著眼于煙草機械化領域的內涵特質，聚焦該領域的復合型人才培養，形成核心知識群網絡。

3.2"研究熱點與演化脈絡分析

在共現分析中，短時間內使用頻次突然增加的關鍵詞被稱為突現詞，突現詞有助于分析煙草機械化領域學者的研究熱點和前沿進展，突現值是評估其同時期內影響力的重要指標，突顯值越高代表該關鍵詞的同期影響力越大^［13］。研究選取突現值排名前20的關鍵詞按照首次出現時間順序排列生成關鍵詞突現圖譜（圖6）。

圖譜顯示，關鍵詞的突現強度一般，但研究關注熱點得到很好的體現。為更清晰地展示出各時間段的高頻關鍵詞分布，發掘既定時間段的研究重點，進而找出各研究主題的演進規律，利用CiteSpace的時間軸和時間區間將關鍵詞按照時間順序排列，在關鍵詞共現圖譜的基礎上得到關鍵詞時序可視化圖譜（圖7）。

關鍵詞時序圖和關鍵詞時區圖清楚的展示出煙草機械化領域研究熱點沿時間軸的演化情況。為進一步分析研究演進趨勢，基于前文所述的年度發文量數據，結合時序圖與時區圖所展現的不同時期內的研究熱點情況，將煙草機械化領域的研究演化過程科學概括為3個階段。

1） "2009年之前為研究初級階段。此時，煙草機械化領域的研究內容以生產為主題，研究方向以利用煙草農業機械提高煙葉種植面積和生產效率為主。在農業機械化發展歷程中處于農機服從農藝階段，對機具進行不斷改進來適應農藝的要求，從而實現增產的目的，但是對于如何進行科學機械化生產尚未有一個明確的成果^{［14， 15］}。

2） "2009—2016年為快速發展階段。特別是自十八大以來，國家大力推動城鄉一體化發展，更為重視“三農”問題，當時政府部門所出臺的一系列支持三農工作的政策對煙草機械化的研究起極大的導向和推動作用。得益于這段時間內國家對煙草行業的重視，越來越多的專家學者對這一領域展開深入研究，中國煙草機械化領域的研究進入新階段。自此，我國煙草機械化研究開始快速發展，有關煙草機械化的研究成果呈現出井噴式增長。2011年，我國從美國和意大利分別引進世界一流的采收機與移栽機，這些技術推動了中國煙草機械化領域的發展。在積極吸收借鑒國外煙草機械化技術的同時，也致力于發展我國自己的煙草設備，加快了我國煙草機械化領域的發展節奏，使我國煙草機械化生產水平飛速發展，來到農機發展歷程中的農機農藝協調階段。有關煙草機械化的研究主題從生產邁向現代化、煙葉質量等，科研界的目光也看向氣候條件好但難以實現機械化生產的西南煙葉產區^{［16， 17］}。

3） "2016年至今為深化研究階段。研究主題和方法都更加多樣化，煙草農業機具的專業化和智能化成為該領域的重點研究方向。并且從時序圖中這一階段的高頻關鍵詞“機器視覺”“煙草機械”“智能烘烤”“機器學習”“深度學習”等可以看出，煙草機械化領域的研究呈現出技術化和信息化趨勢，說明該階段的研究內容有更深入的發展，充實了該領域研究的理論體系。經過十多年來的現代煙草機械化研究發展，時至今日，育苗和烤煙已基本實現工廠化，田間作業機械也研發出多種通用型號，機械化作業率顯著提高，但是農機農藝融合體系的建立尚未規范化標準，仍有部分問題亟需攻關^{［18， 19］}。

4"中國煙草機械化研究優化發展建議

4.1"發展農機農藝融合體系

我國煙草產地分布廣泛，生產行業經過多年發展，煙葉的農藝標準呈現出復雜化、多樣化，不同煙區的壟面參數、株距、行距都有所差別，農藝上也不盡相同，缺乏宜機化考慮。

在前期農機服從農藝的發展階段下所研發的許多農機只能在限定區域內有效作業，導致機具缺乏普遍適應性，不僅增加研發成本，還加大農機的推廣難度。因此，要對農藝技術標準實施宜機化改進，根據各煙區的地形地貌、氣候條件、土壤狀況和田形特點等，在一定的農藝相似的范圍內，統一煙葉生產的流程，農藝參數，從而分區域構建煙草農業標準體系。

根據實際的生產情況進行調研，厘清空白機型、不適用機型和成熟機型清單，依托專業學會、協會的力量，開展煙草機械“賽馬”選型驗證現場會，促進適用機型的落地率。空白機型向科技部門推薦研發，不適用機型請廠家跟進改進，成熟機型通過推廣落地應用。將農機與農藝看作整體，組合優化農業機械、農業技術和作業工藝，實現科學的煙草機械化生產，使農藝與農機組成有機生產作業系統，建立現代煙草農業生態。

4.2"減工降本，發展智能化機具

在城市化進程和社會老齡化加劇的時代背景下，我國農業正面臨著缺乏青壯年勞動力的問題，亟需提高機械化作業效率。尤其是煙草農業，我國70%的煙葉產區分布在機械化作業難度較大的山地丘陵地區，其勞動強度大，生產用工多，迫切需要實現輕簡機械化生產，降低勞動成本。而目前我國的山地煙草農業機械整體體積較大，重量大、自動化水平較低，需要研發人員在充分考慮我國田間老齡化加劇的基礎上，針對性的設計研發出智能化、集成化、輕便化的煙草農業機具，降低煙草農業對青壯年勞動力的需求。

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