基于文献计量分析的冬季灌溉研究现状

《Agricultural Water Management》：Research status of winter irrigation based on bibliometric analysis

冬季灌溉通过调节土壤水热动态减少盐渍化，影响作物生长和土壤结构，研究热点包括土壤盐渍化、盐分迁移、水盐运移。中国和美国的学者在机构合作方面较为突出，未来需结合多学科模型优化灌溉策略，关注冻融循环对盐分迁移的影响及节水技术应用。

　　冬季灌溉是农业领域的一项重要管理措施，主要应用于寒冷条件下土壤结冰前的灌溉活动。其核心目标是通过调节土壤的水分和温度，实现盐分的淋洗、缓解春季干旱以及改善土壤结构，而非直接促进作物在冬季的生长。随着全球气候变化和水资源短缺问题的加剧，冬季灌溉的研究逐渐受到重视。本文基于Web of Science核心数据库（2000–2024）中61篇相关文献，采用VOSviewer进行文献计量分析，旨在全面梳理冬季灌溉的研究热点、发展动态及未来趋势，为该领域的进一步研究提供参考。

### 研究背景与意义

土壤盐碱化是干旱地区农业发展的主要障碍之一，对生态环境的稳定性也产生重要影响。土壤盐碱化通常是由于气候、地形、地质、土壤性质、水文、生物以及人类经济活动等多重因素共同作用形成的。在正常情况下，土壤水分在地下水与大气之间循环，维持动态平衡，从而减少盐碱化现象。然而，当地下水位过高且气候较为干燥时，土壤水分会迅速蒸发，导致盐分随水分迁移至地表，经过冻结和融化过程，最终形成盐碱土壤。因此，冬季灌溉作为一种改善农田土壤质量、减少盐碱化影响的重要手段，被广泛应用于全球农业活动中。

冬季灌溉不仅有助于改善土壤结构，还能通过调节土壤水分和温度，提高作物的生长条件。例如，研究发现，冬季灌溉能够显著提升土壤水分和温度，减轻春季干旱对作物的影响，促进作物的正常生长与发育。此外，冬季灌溉还能通过增加土壤中的氮素浓度、促进土壤微生物的活跃性，以及提高氮素和磷素的利用效率，间接改善土壤的理化性质，为作物提供更丰富的养分来源。这些研究结果表明，冬季灌溉对农业生产的积极影响不容忽视。

### 研究现状与文献分析

从文献计量分析的角度来看，冬季灌溉的研究呈现出明显的阶段性发展。2000年至2024年间，共有61篇相关研究发表，其数量整体呈上升趋势。根据文献数量的分布，研究可分为三个阶段：初始阶段（2000–2010年）、上升阶段（2011–2017年）和稳定阶段（2018–2024年）。初始阶段的文献数量较少，且每年仅有一到三篇，这可能与当时对冬季灌溉的关注度不高有关。而随着研究的深入，近年来的文献数量显著增加，尤其是2018年后，研究热度持续上升。

在国家层面，中国和美国是当前冬季灌溉研究的两大主要国家。其中，中国发表的文献数量占总文献的54.17%，而美国则占22.22%。这反映出中国在应对干旱和盐碱化问题上投入了大量资源，且冬季灌溉技术在该国得到了广泛推广和应用。此外，日本、澳大利亚和德国也参与了部分研究，但数量相对较少。这种分布格局表明，尽管冬季灌溉在国际上具有一定的研究基础，但其研究主要集中于一些水资源相对紧张的国家和地区。

从研究机构来看，中国科学院、中国农业科学院、石河子大学、武汉大学和新疆农业大学是冬季灌溉研究的主要承担单位。这些机构在该领域具有较高的学术影响力，且在研究合作方面表现出较强的协同性。此外，VOSviewer的分析结果显示，中国国内的研究机构之间合作较为频繁，而国际间的合作则相对较少。这提示我们，在未来的研究中，加强国际合作将有助于推动冬季灌溉技术在全球范围内的应用和发展。

### 研究热点与前沿

近年来，冬季灌溉的研究热点逐渐向土壤水盐迁移、作物生长影响以及土壤环境改善等方面集中。其中，“土壤盐碱化”、“盐分迁移”和“土壤水分”等关键词的出现频率显著增加，表明水盐迁移机制已成为当前研究的重点方向。这些研究不仅关注水盐迁移的基本规律，还试图揭示其在不同土壤类型和地下水深度条件下的变化特征。此外，研究还发现，冬季灌溉对作物生长和产量的影响具有重要的现实意义。例如，冬季灌溉能够有效降低作物根系冻害风险，提高作物的生长速率和产量，同时改善作物的耐盐性。

在土壤特性方面，冬季灌溉能够显著改善土壤结构，提高土壤的孔隙度和通气性，从而增强土壤的水分保持能力和养分供应能力。研究还发现，冬季灌溉对土壤微生物活性具有积极作用，有助于有机质的分解和养分的转化。同时，土壤中的动物群落，如蚯蚓等，也因冬季灌溉而获得更好的生存环境，进一步促进了土壤的肥力和结构改善。

### 研究挑战与未来方向

尽管冬季灌溉在农业生产和土壤改良方面展现出诸多优势，但其在实际应用中仍面临一些挑战。首先，冬季灌溉对水盐迁移的影响尚未完全被量化，特别是在冻融循环对盐分迁移的调控作用方面，仍需进一步研究。其次，土壤质地和地下水深度对冬季灌溉效果的影响尚未得到充分关注，这可能导致部分地区的灌溉方案不够科学。此外，目前的研究多集中在传统灌溉方法上，而新型灌溉技术，如滴灌和微喷灌等，其在冬季灌溉中的应用仍处于探索阶段。

针对这些挑战，未来的研究应更加注重多因素耦合模型的建立，以更全面地模拟冬季灌溉过程中水盐迁移与土壤温度变化之间的相互作用。同时，应加强对不同作物在不同环境条件下的响应机制研究，以实现精准灌溉。此外，研究还应关注冬季灌溉与土壤管理、施肥等农业措施的协同效应，推动农业生产的可持续发展。

### 研究建议与应用策略

为了提高冬季灌溉的效果，合理选择灌溉时间至关重要。通常情况下，当气温降至3–5℃时，进行冬季灌溉最为适宜。过早灌溉可能导致水分迅速蒸发，影响灌溉效果；而过晚灌溉则可能因土壤已经结冰，导致灌溉水难以渗透，无法达到预期的水分和温度调节目的。因此，制定科学的灌溉时间表是提高冬季灌溉效率的关键。

在灌溉方法的选择上，滴灌和微喷灌等现代灌溉技术因其精准性和节水性，成为未来研究的重点方向。这些技术能够根据土壤水分和作物需求自动调整灌溉量，减少水分浪费，提高水资源利用效率。同时，结合土壤覆盖措施，如秸秆覆盖和塑料薄膜覆盖，能够有效减少土壤水分蒸发，改善土壤温度环境，从而降低盐分迁移的风险。此外，研究还建议在灌溉过程中结合施肥，以提高土壤养分利用率，同时避免因肥料过量导致的土壤污染问题。

### 结论与展望

综上所述，冬季灌溉在农业生产和土壤改良方面具有重要意义，其研究不仅有助于缓解土壤盐碱化问题，还能提高作物的生长条件和产量。随着全球气候变化和水资源短缺问题的加剧，冬季灌溉的研究将持续深化，未来的研究应更加注重多因素耦合模型的建立、新型灌溉技术的推广以及灌溉策略与土壤管理的结合。通过这些努力，冬季灌溉有望成为更加高效、环保和经济的农业管理手段，为全球农业的可持续发展提供有力支持。