基于氣候變化的作物模型研究態勢分析

郭 婷， 任 妮， 貴淑婷， 馬劍鳳， 曹 靜

(江蘇省農業科學院農業信息研究所，江蘇南京 210014)

由于大氣中溫室氣體的不斷增加，全球氣候在逐漸變暖。農業是國民經濟的基礎，而農業生產與氣候息息相關，氣候變化將增加農業生產的不穩定性，進而危及糧食安全、社會的穩定和經濟的可持續發展[1]。目前世界各國已密切關注著氣候變化研究動態，并對氣候變化對農業的影響研究給予了足夠重視[2]。模型模擬不僅是研究氣候變化對農業生產影響的有效途徑，也是評估未來氣候變化對農業可能影響的主要途徑，現已得到了廣泛關注和應用，而其中最為重要的是作物模型。

作物模型是以作物為研究對象，根據農業系統學與作物科學原理，對作物與環境、經濟因子及其關系的定量化表達[3]。作物模型從系統科學的觀點出發，以光、溫、水、土壤等條件為環境驅動變量，運用數學物理方法和計算機技術，對作物生育期內光合、呼吸、蒸騰等重要生理生態過程及其與土壤等環境條件以及耕作、灌溉、施肥等技術條件的關系進行定量描述和預測，再現農作物生長發育及產量形成過程[4]。作物模型在氣候變化條件下對糧食產量影響預測、災害評估、農業保險等方面發揮著重要的作用。

基于氣候變化的作物模型研究，主要是在全球氣候變化條件下，利用作物模型對農業生產的各個過程進行模擬和預測。現階段該方面的研究已經引起了國內外學者的廣泛關注和研究，但是具體的研究情況如何，有哪些研究的熱點和重點，有哪些高競爭力的機構、作者、期刊等等，都是當前應該解答的問題，這對加大基于氣候變化的作物模型在農業生產影響中的應用，及促進基于氣候變化的作物模型的研究和發展都有重要的現實意義。

近年來，情報學方法被廣泛應用于化學[5-6]、農業[7-11]、醫藥[12-13]等數十個學科專業，從不同角度揭示了各研究領域的分布、研究熱點、發展動態等，成為現代科學研究的重要輔助手段，但利用情報學方法分析基于氣候變化的作物模型研究態勢尚未報道。

本研究以中國知網的期刊數據庫和Web of Science的 SCI-EXPANDED 數據庫中基于氣候變化的作物模型研究領域的相關研究論文為基礎，利用文獻計量法、社會網絡分析法和知識圖譜等技術方法，借助于TDA、Ucinet和Excel等工具，對國內外基于氣候變化的作物模型研究的時間分布、機構分布、作者分布、期刊分布、主題分布等研究現狀進行了綜合分析和展示，并探討了該研究領域的研究重點與熱點。

1 數據來源及研究方法

1.1 數據來源

為了綜合探討國內外作物模型在氣候變化方面研究的現狀，本研究的數據來源包括中文和外文2個部分，中文數據選擇了中國知網的期刊數據庫，外文數據選擇了Web of Science的SCI-EXPANDED數據庫(文獻類型為Article)，檢索日期為2016年7月4日。檢索結果共獲取中文文獻476篇，外文文獻1 710篇。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻計量法 文獻計量學是以文獻體系和文獻計量特征為研究對象，采用數學、統計學等計量方法，研究文獻的分布結構、數量關系、變化規律和定量管理，并進而探討科學技術的某些結構、特征和規律的一門學科[14]。綜合利用發文量、總被引頻次等文獻計量指標，分別對研究機構、作者、研究期刊等對象的競爭力進行了分析。

1.2.2 社會網絡分析法 社會網絡分析通過研究網絡關系，有助于把個體間關系、“微觀”網絡與大規模的社會系統的“宏觀”結構結合起來，因此社會網絡分析方法是一種通過數學方法、圖論等發展起來的定量分析方法[15]。以研究機構、研究作者間相關文獻的的共現頻次為指標，分別構建了機構合作關系矩陣、作者合作關系矩陣；并根據合作關系矩陣，用UCINET軟件構建了合作網絡，且對合作網絡的網絡結構進行了分析。

1.2.3 知識圖譜 知識圖譜是把應用數學、圖形學、信息可視化技術、信息科學等學科的理論方法與科學計量學中的引文分析、共現分析等方法結合，用可視化的圖譜形象地展示學科的核心結構、發展歷史、前沿領域及整體知識架構，以揭示學科領域的動態發展規律的一種研究方法。在主題分析中，利用TDA從題名、摘要、作者關鍵詞等抽取清洗得到高頻關鍵詞表，構建了高頻關鍵詞共現矩陣；并根據該矩陣，用UCINET軟件構建了各個關鍵詞間合作的主題分布圖；從而對該主題分布圖進行主題圖譜分析，以此揭示相關研究領域的研究重點和研究熱點等信息。

2 結果與分析

2.1 年度分布分析

由圖1、圖2可以看出，外文文獻關于“基于氣候變化的作物模型研究”始于1985年，并從1989年后相關研究逐步增多，目前已經到達快速增長的階段；中文文獻關于“基于氣候變化的作物模型研究”要晚于外文文獻，始于1992年，并從2002年后相關研究逐步增多，目前已經到達波動增長的階段；外文文獻和中文文獻在該研究領域的相關文獻數、機構數、作者數都大致呈逐年增長的趨勢，但國外的增長速度要大于國內的增長速度。

從文獻數年度分布、機構數年度分布、作者數年度分布等多視角看，外文文獻在該領域的研究分為3個階段，分別為“萌芽階段”(1985—1990年)、“發展階段”(1991—2004年)、“快速增長階段”(2005—2016年)；中文文獻在該領域的研究也分為3個階段，分別為“萌芽階段”(1992—2001年)、“發展階段”(2002—2007年)、“波動增長階段”(2008—2016年)；國內在各個階段的始點和終點都晚于國外在相應階段的始點和終點。

2.2 機構分布分析

2.2.1 高競爭力機構分析 以“基于氣候變化的作物模型研究”領域外文文獻和中文文獻發文量和總被引頻次排在前10的機構為研究對象，構建了高競爭力機構列表(表1、表2)。

表1 外文文獻高競爭力機構列表(TOP10)

從表1可以看出，該研究領域外文文獻發文量排在前3位的機構是中國科學院、聯邦科學與工業研究組織、美國農業部，全球總被引頻次排在前3位的機構是佛羅里達大學、中國科學院、聯邦科學與工業研究組織。其中，中國科學院和聯邦科學與工業研究組織的發文量和總被引頻次均排在前3位，表明這2個機構對該領域的研究在全球有最強的競爭力。另外，美國農業部的發文量和總被引頻次均排在前5位，表明其對該領域的研究在全球有較強的競爭力。

從表2可以看出，該研究領域中文文獻發文量排在前3位的機構是中國科學院、南京農業大學、中國農業科學院，國內總被引頻次排在前3位的是中國科學院、中國農業大學、南京農業大學。其中， 中國科學院和南京農業大學的發文量和總被引頻次均排在前3位，表明這2個機構對該領域的研究在全國有最強的競爭力。另外，中國農業科學院、中國農業大學的發文量和總被引頻次均排在前5位，表明這2個機構對該領域的研究在全國有較強的競爭力。

表2 中文文獻高競爭力機構列表(TOP10)

2.2.2 機構合作分析 分別以“基于氣候變化的作物模型研究”領域外文文獻發文量≥20篇、中文文獻發文量≥5篇的機構為研究對象，以機構間文獻的共現頻次為指標，構建機構合作關系矩陣；并根據該矩陣，用UCINET軟件構建了各個機構間合作的網絡。

從圖3可以看出，外文文獻的機構合作網絡整體是一個巨網，每個機構都至少會與其余的6個及以上的機構進行合作研究，機構之間在該研究領域的合作非常密切。以中國科學院、美國農業部、法國農業科學研究院、佛羅里達大學、波茨坦氣候影響研究所為核心的機構合作是整個網絡的中心，網絡中的其他機構都與這5個機構有一定數量的研究合作。另外，瓦赫寧根大學、波恩大學、華盛頓州立大學、洛桑研究所、美國宇航局等機構也分別與27個機構在該研究領域建立了密切的合作關系。

從圖4可以看出，除了內蒙古農業大學外，中文文獻的機構合作是一個整體網絡，每個機構都會與其余的機構進行合作研究，機構之間在該研究領域會有一定的相互合作。中國科學院是整個網絡的中心，與網絡中的19個機構在該研究領域建立了合作關系。另外，中國農業科學院、中國氣象局、中國農業大學和中國氣象科學研究院也都處于網絡中的核心位置，分別與網絡中10個及以上的機構在該研究領域建立了合作關系。

2.3 作者分布分析

2.3.1 高競爭力作者分析 以“基于氣候變化的作物模型研究”領域外文文獻和中文文獻發文量和總被引頻次排在前10的作者為研究對象，構建了高競爭力作者列表(表3、表4)。

從表3可以看出，該研究領域外文文獻發文量排在前3位的作者是Hoogenboom Gerrit、Asseng Senthold、Ewert Frank，外文文獻總被引頻次排在前3位的作者是Hoogenboom Gerrit、Boote Kenneth J、Jones J W。其中，Hoogenboom Gerrit的發文量和總被引頻次均排在第1位，表明該作者對該領域的研究在全球有最強的競爭力。另外，Semenov Mikhail A的發文量和總被引頻次均排在前5位，表明該作者對該領域的研究在全球有較強的競爭力。

從表4可以看出，該研究領域中文文獻發文量排在前3位的作者是曹衛星、朱艷、湯亮，中文文獻總被引頻次排在前3位的作者是曹衛星、朱艷、王石立。其中，曹衛星、朱艷的發文量和總被引頻次均排在前3位，表明這2位作者對該領域的研究在全國有最強的競爭力。另外，王石立的發文量和總被引頻次均排在前5位，表明其對該領域的研究在全國有較強的競爭力。

2.3.2 作者合作分析 分別以“基于氣候變化的作物模型研究”領域外文文獻發文量≥12篇、中文文獻發文量≥5篇的作者為研究對象，以作者間文獻的共現頻次為指標，構建作者合作關系矩陣；并根據該矩陣，用UCINET軟件構建了各個作者間合作的網絡。

從圖5可以看出，外文文獻的作者合作網絡整體是一個巨網，除了Li Changsheng和Lobell David B這2位作者外，其余的每位作者都至少會與其余的1位作者進行合作研究，作者之間在該研究領域的合作非常密切。以Asseng Senthold、Tao Fulu為核心的作者合作是整個網絡的中心，網絡中有26位作者都與這2位作者有一定數量的研究合作。另外，Ewert Frank、Semenov Mikhail A、Kersebaum Kurt Christian、Nendel Claas、Basso Bruno、Ruane Alex C、Wallach Daniel等作者也分別與24位作者在該研究領域建立了密切的合作關系。

表3 外文文獻高競爭力作者(TOP10)

表4 中文文獻高競爭力作者(TOP10)

從圖6可以看出，中文文獻的作者合作網絡整體由大大小小共7個研究團隊及4個孤立點構成，最小的研究團隊有2人，最大的研究團隊有8人。其中有2個大型的團隊，一個是南京農業大學的曹衛星、朱艷、湯亮等人為代表的合作團隊，該合作團隊是南京農業大學內部的研究團隊。另一個是中國農業大學的楊曉光、中國科學院的王春乙、重慶市科學研究所的張建平和王靖、中國農業科學院的熊偉和林而達等人為代表的合作團隊，該合作團隊是由中國農業大學、中國科學院、重慶市科學院、中國農業科學院組成的多機構研究團隊。

2.4 期刊分布分析

以“基于氣候變化的作物模型研究”領域外文文獻和中文文獻載文量和總被引頻次排在前10的作者為研究對象，構建了高競爭力期刊列表(表5、表6)。

從表5可以看出，該研究領域外文文獻載文量排在前三位的期刊是《Agricultural and Forest Meteorology》《Climatic Change》《Agricultural Systems》，外文文獻總被引頻次排在前3位的期刊是《Agricultural and Forest Meteorology》《European Journal of Agronomy》《Agricultural Systems》。其中，《Agricultural and Forest Meteorology》 的載文量和總被引頻次均排在第1位，表明其對該研究領域的關注和重視在全球有最強的競爭力。另外，《Agricultural Systems》《Climatic Change》《European Journal of Agronomy》的載文量和總被引頻次均排在前5位，表明這3種期刊對該研究領域的關注和重視在全球有較強的競爭力。

表5 外文文獻高競爭力期刊列表(TOP10)

從表6可以看出，該研究領域中文文獻載文量排在前3位的期刊是《農業工程學報》《中國農業氣象》《中國農業科學》，中文文獻總被引頻次排在前3位的期刊是《農業工程學報》《中國農業科學》《應用氣象學報》。其中，《農業工程學報》的載文量和總被引頻次均排在第1位，表明其對該研究領域的關注和重視在全國有最強的競爭力。另外，《中國農業科學》的載文量和總被引頻次均排在前5位，表明其對該研究領域的關注和重視在全國有較強的競爭力。

表6 中文文獻高競爭力期刊列表(TOP10)

2.5 主題分布分析

借助于Excel和TDA對“作物模型在氣候變化方面研究”的1 710篇外文文獻和476篇中文文獻的關鍵詞進行了拆分和合并，構建了該研究領域的關鍵詞集合，并對關鍵詞集合里的關鍵詞進行識別、判斷、歸類等數據清洗工作。最后，以清洗過的高頻關鍵詞為研究對象，以關鍵詞的共現頻次為指標，構建關鍵詞共現矩陣；并根據該矩陣，用UCINET軟件構建了各個關鍵詞間合作的主題分布圖；其中每個節點的大小代表該詞的頻次，可表示主題詞重要性或熱度；節點之間的連線粗細代表關鍵詞共現的頻次，可表示主題詞之間關系的密切程度；外文文獻共現頻次的閾值設為10次，中文文獻共現頻次的閾值設為1次。

2.5.1 外文文獻主題網絡分析 通過構建外文文獻主題詞的主題分布圖(圖7)，可以發現該主題圖是由作物產量、作物生長、溫度3個主題詞組成的環網，表明作物產量是該領域研究的核心問題，而作物生產和溫度也是該領域研究的關鍵問題；其他主題詞均圍繞這3個主題詞聚集在9個研究方向：

2.5.1.1 水和土壤 核心主題詞包括土壤、水、降雨、灌溉、土壤水分、土壤蒸發、水利用、水需求等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究作物生長所需的水和土壤及自然天氣狀況等。從外部關聯主題詞來看，該研究領域與作物產量、作物生長、溫度的關系十分密切，表明水和土壤是作物生長、取得作物產量的重要因素，而溫度的高低會直接影響水和土壤；另外，該研究領域與二氧化碳、生理活動、N-C-施肥、溫室氣體、植被指數、空間特性與糧食安全、分析方法等研究領域的關系也很密切，表明水和土壤的特性與作物研究其他方面的特性有直接的關系。

2.5.1.2 生理活動 核心主題詞包括光合作用、收獲指數、物候學、光周期、植物病害等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究作物生長的生理活動和生理特征；從外部關聯主題詞來看，該研究領域與作物產量、作物生長、溫度的關系比較密切，表明作物的生理活動會直接影響作物生產和作物產量，而溫度的高低則會直接影響作物的生理活動；另外，該研究領域與水和土壤、二氧化碳、植被指數、分析方法等研究領域有部分的聯系，表明作物的生理活動與作物研究其他方面的特性有直接的關系。

2.5.1.3 二氧化碳 核心主題詞包括二氧化碳、二氧化碳濃度、二氧化碳增加、碳、生物質等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究作物生長所需的二氧化碳和碳；從外部關聯主題詞來看，該研究領域與與作物產量、作物生長、溫度的關系十分密切，表明二氧化碳是作物生長、取得作物產量的重要因素，而溫度的高低會直接影響二氧化碳的含量和濃度；另外，該研究領域與水和土壤、生理活動、N-C-施肥、溫室氣體、植被指數、空間特性與糧食安全、分析方法等研究領域的關系也很密切，表明二氧化碳的特性與作物研究其他方面的特性有直接的關系。

2.5.1.4 N-C-施肥 核心主題詞包括N、N吸收、N動力學、施肥、碳、生物質等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究作物生長所需的N、C和肥料；從外部關聯主題詞來看，該研究領域與作物產量的關系十分密切，與作物生長、溫度的關系較密切，表明N-C-施肥是取得作物產量的重要因素，是作物生長的關鍵因素，而溫度的高低則會影響N-C-施肥；另外，該研究領域與水和土壤、生理活動、二氧化碳、溫室氣體、植被指數、空間特性與糧食安全、分析方法等研究領域的關系也很密切，表明N-C-施肥的特性與作物研究其他方面的特性有直接的關系。

2.5.1.5 溫室氣體 核心主題詞包括溫室氣體、一氧化二氮、CH4排放、熱應力、氣候變暖等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究作物生長所需的氣體和溫度；從外部關聯主題詞來看，該研究領域與與作物產量的關系十分密切，與作物生長、溫度的關系較密切，表明溫室氣體是取得作物產量的重要因素，是作物生長的關鍵因素，而溫度的高低則會影響溫室氣體；另外，該研究領域與水和土壤、生理活動、二氧化碳、N-C-施肥、植被指數、分析方法等研究領域的關系也很密切，表明溫室氣體的特性與作物研究其他方面的特性有直接的關系。

2.5.1.6 植被指數 核心主題詞包括植被指數、葉面積指數、輻射、遙感、衛星、輻射利用率等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究作物生長及產量測度所需的指數和方法；從外部關聯主題詞來看，該研究領域與與作物產量、作物生長、溫度的關系十分密切，表明植被指數是作物生長、取得作物產量的重要因素，而溫度的高低則會影響植被指數；另外，該研究領域與水和土壤、生理活動、N-C-施肥、溫室氣體、二氧化碳、空間特性與糧食安全、分析方法等研究領域的關系也較密切，表明植被指數的特性與作物研究其他方面的特性有直接的關系。

2.5.1.7 分析方法 核心主題詞包括敏感性分析、統計分析、回歸分析、決策支持系統、區域分析等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究測度作物生長、作物產量及其變化時所用的分析方法；從外部關聯主題詞來看，該研究領域與與作物產量、作物生長、溫度的關系十分密切，表明分析方法是測度作物產量、作物生長、溫度的重要工具；另外，該研究領域與水和土壤、二氧化碳、生理活動、N-C-施肥、溫室氣體、植被指數、空間特性與糧食安全等研究領域的關系也較密切，表明分析方法的特性與作物研究其他方面的特性有直接的關系。

2.5.1.8 空間特性與糧食安全 核心主題詞包括空間變異性、空間分布、空間分辨率、糧食安全等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究與作物產量相關的空間特性與糧食安全；從外部關聯主題詞來看，該研究領域與作物產量的關系十分密切，與作物生長、溫度的關系較密切，表明空間特性與糧食安全是取得作物產量的重要因素，是作物生長的關鍵因素，而溫度的高低則會影響空間特性與糧食安全；另外，該研究領域與水和土壤、二氧化碳、N-C-施肥、植被指數、分析方法等研究領域的關系也很密切，表明空間特性與糧食安全的特性與作物研究其他方面的特性有直接的關系。

2.5.1.9 其他特征 核心主題詞包括成熟、開花、農藝管理、光利用效率、植被密度等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究與作物產量相關的其他特征；從外部關聯主題詞來看，該研究領域與與作物產量的關系十分密切，表明這些因素是取得作物產量的重要因素；另外，該研究領域獨立于其他研究領域，這有可能是該研究領域與作物研究其他方面的特性尚無直接的關系，也有可能是因為共現頻次低于10次而未顯示出來。

2.5.2 中文文獻主題網絡分析 通過構建中文文獻主題詞的主題分布圖(圖8)，可以發現該主題圖是由作物模型、作物2個關鍵主題詞組成的網絡，表明作物模型和作物是該領域研究的核心問題；其他主題詞均圍繞這2個主題詞聚集在9個研究方向：

2.5.2.1 產量因素 核心主題詞包括作物產量、生長、生產力、生物量、產量預測、發育期等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究與作物產量相關的因素，如生物量、生產力、生長、發育等。從外部關聯主題詞來看，該研究領域除了與作物及作物模型聯系十分密切外，還與氣候變化及方法、數學模型、蒸發蒸騰、病蟲害預測等研究領域的關系也較密切，表明產量因素與作物研究其他領域有直接的關系。

2.5.2.2 氣候變化及方法 核心主題詞包括氣候變化、因子、模型研究、氣候、不確定性分析、敏感性分析等。從內部主題詞來看，該研究領域主要是在氣候變化條件下研究作物與作物模型所采取的方法，如模型、不確定性分析、敏感性分析等。從外部關聯主題詞來看，該研究領域與作物模型的關系最為密切，表明氣候變化對作物的影響需要作物模型來評估；另外，該研究領域與產量因素、蒸發蒸騰、病蟲害預測等研究領域的關系也較密切，表明氣候變化及方法與作物研究其他領域有直接的關系。

2.5.2.3 蒸發蒸騰 核心主題詞包括參考作物騰發量、蒸散、彭曼-蒙特斯方程、適應性、偏最小二乘法、蒸發蒸騰、適應性評價等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究與蒸發蒸騰指標和方法等。從外部關聯主題詞來看，該研究領域與作物模型的關系最為密切，表明蒸發蒸騰對作物的影響需要作物模型來評估；另外，該研究領域與產量因素、氣候變化及方法、病蟲害預測、數學模型等研究領域的關系較密切，表明蒸發蒸騰與作物研究其他領域有直接的關系。

2.5.2.4 病蟲害預測 核心主題詞包括預測、BP-人工神經網絡、水稻病蟲害、小麥病蟲害、L-M優化算法、遺傳算法、主分量分析等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究作物病蟲害，及病蟲害預測的方法等。從外部關聯主題詞來看，該研究領域與作物模型的關系最為密切，表明病蟲害預測需要通過作物模型來實現；另外，該研究領域與產量因素、氣候變化及方法、蒸發蒸騰等研究領域的關系也較密切，表明病蟲害預測與作物研究其他領域有直接的關系。

2.5.2.5 知識模型 核心主題詞包括知識模型、氣候適宜性、生理發育時間、生長度日、品種選擇、養分指標、播種量等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究作物知識模型的指標及應用等。從外部關聯主題詞來看，該研究領域除了與作物的關系最為密切外，只與數學模型建立了一定的關系，表明知識模型與作物研究其他領域關系并不多。

2.5.2.6 數學模型 核心主題詞包括數學模型、決策支持系統、溫室、葉面積指數、遙感、TM影像、Web服務等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究作物數學模型的指標及應用等。從外部關聯主題詞來看，該研究領域與作物模型的關系最為密切，表明數學模型是作物模型的重要組成部分；另外，該研究領域與產量因素、蒸發蒸騰、病蟲害預測、知識模型等研究領域的關系也很密切，表明數學模型與作物研究其他領域有直接的關系。

2.5.2.7 環境因素 核心主題詞包括土壤水分、溫度、土壤、播種期、生態環境、漬水、冷害、適宜度等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究作物和作物模型有關的環境因素，如水、土壤、溫度等。從外部關聯主題詞來看，該研究領域只與作物和作物模型建立了聯系，表明這些環境因素是作物生長和運用作物模型應考慮的因素。

2.5.2.8 生理因素 核心主題詞包括光合作用、蛋白質、籽粒品質等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究與作物和作物模型相關的生理因素，如蛋白質、籽粒品質、光合作用等。從外部關聯主題詞來看，該研究領域只與作物和作物模型建立了聯系，表明這些生理因素是作物生長和運用作物模型應考慮的因素。

2.5.2.9 風險評估與品種推廣 核心主題詞包括風險評估、評估、驗證、形態模型、品種、作物布局、經驗預報、推廣等。從內部主題詞來看，該研究領域主要研究與作物及作物模型相關的風險評估與品種推廣等。該研究領域只與作物和作物模型建立了聯系，表明風險評估與品種推廣與作物、作物模型有直接的關系。

3 結語

以中外文基于氣候變化的作物模型研究領域的研究論文為基礎，利用文獻計量法、社會網絡分析法和知識圖譜等技術方法，綜合分析和展示了該研究領域的研究現狀，探討了該研究領域的熱點和重點，得到的主要結果與結論有：

(1)檢索結果共獲取中文文獻476篇，外文文獻 1 710 篇。

(2)國內關于該領域的研究要晚于國外，國內外在該研究領域的相關文獻數、機構數、作者數都大致呈逐年增長的趨勢，但國外的增長速度要大于國內的增長速度。

(3)外文機構中，中國科學院和聯邦科學與工業研究組織對該領域的研究在全球有最強的競爭力；中文機構中，中國科學院和南京農業大學對該領域的研究在全國有最強的競爭力。外文文獻和中文文獻的機構合作網絡是一個整體的網絡，中國科學院、美國農業部、法國農業科學研究院等機構是外文網絡的中心，中國科學院是中文網絡的中心。

(4)外文作者中，Hoogenboom Gerrit對該領域的研究在全球有最強的競爭力；中文作者中，曹衛星、朱艷對該領域的研究在全國有最強的競爭力。外文文獻的作者合作網絡是一個整體的網絡，Asseng Senthold、Tao Fulu等作者是外文網絡的中心；中文文獻的作者合作網絡由大大小小共7個研究團隊及4個孤立點構成。

(5)外文期刊中，《Agricultural and Forest Meteorology》對該研究領域的關注和重視在全球有最強的競爭力；中文期刊中，《農業工程學報》對該研究領域的關注和重視在全國有最強的競爭力。

(6)外文文獻主題網絡是由作物產量、作物生長、溫度3個主題詞組成的環網，外文主題網絡可劃分為9個研究方向：水和土壤、生理活動、二氧化碳、N-C-施肥、溫室氣體、植被指數、分析方法、空間特性與糧食安全、其他特征；中文文獻主題網絡是由作物模型、作物2個關鍵主題詞組成的網絡，外文主題網絡可劃分為9個研究方向：產量因素、氣候變化及方法、蒸發蒸騰、病蟲害預測、知識模型、數學模型、環境因素、生理因素、風險評估與品種推廣。外文主題網絡中各研究方向的內部和外部關系都比中文主題網絡密切，且外文主題網絡中各研究方向側重于理論與方法，中文主題網絡中各研究方向側重于應用。

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