当前粮食安全问题日益凸显,节粮减损成为全球共识。习近平总书记指出:“保障粮食安全,要在增产和减损两端同时发力”“要树立节约减损就是增产的理念,推进全链条节约减损”
[1]。2021年,《中华人民共和国反食品浪费法》
[2]颁布实施,提出完善国家粮食的生产、储存、运输、加工标准,推广使用新技术、新工艺、新设备,降低损耗,同年,首届国际粮食减损大会在山东济南召开,会议发布《国际粮食减损大会济南倡议》。2025年,国际粮食减损大会的再次召开,让“减损就是增产、降耗就是增收”的意识更加深入人心。节粮减损是增加粮食有效供给的“无形良田”,在全球粮食安全面临严峻挑战的背景下,全链条减少粮食的损失和浪费已经成为保障食物供应的重要途径之一。
联合国粮农组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)将粮食损失定义为生产出来供人类消费但最终没有被人类消费的粮食,包括粮食数量或质量的下降
[3]。从供应链范围来看,FAO认为粮食损失贯穿于整个供应链,存在于从生产到消费的各个环节。粮食在不同环节产生的损失程度不同,损失量在全产业链上的分布还会因品种、自然环境、社会环境的不同而异。粮食供应链前端损失主要发生在发展中国家,后端浪费则主要发生在发达国家
[4]。相较于发达国家3%~5%的平均产后损失率,我国三大主粮水稻、小麦和玉米的产后损失率仍处于较高水平
[5]。从集生产、加工、仓储、运输、贸易于一体的全产业链视角研究节粮减损,有助于减少粮食损失和浪费。
全产业链节粮减损的概念在国内应用较多,2009年,中粮集团率先提出全产业链发展模式
[6]。2015年,国家粮食和物资储备局组织设立粮食公益性行业科研专项“粮食产后损失浪费调查及评估技术研究”,在全国范围内开展全粮食品种的全链条损失浪费调查
[7]。2021年,《农业农村部关于加快农业全产业链培育发展的指导意见》
[8]指出:“农业全产业链是农业研发、生产、加工、储运、销售、品牌、体验、消费、服务等环节和主体紧密关联、有效衔接、耦合配套、协同发展的有机整体”,在国家政策层面首次明确了农业全产业链的概念
[9]。从全产业链节粮减损研究的内涵和环节看,国内研究者朱俊峰等
[10]将全链条粮食减损分为“三端九环”,具体指在粮食产后的前端(生产、收获、干燥和农户储粮)、中端(企业储藏、运输和加工)和末端(销售和消费)的每个环节采取有效措施减少粮食的损失和浪费;郑成功等
[11]提出粮食全产业链各环节的节粮减损研究主要包含种植环节、储藏环节、运输环节和加工环节的粮食减损以及消费环节的减少浪费5个方面;刘媛等
[12]从粮食生产源头控制、粮食仓储和物流、粮食加工以及宣传教育4个方面提出全产业链节粮减损的实施路径。国外研究方面,Vilariño等
[13]提出“食物损失”和“食物浪费”通常用于描述食物供应链不同环节(生产、采收后、加工、分配和消费)中的总损失和浪费;Campoy-Munoz等
[14]将粮食损失和浪费定义为粮食本身以及供应链上资源和库容量的浪费;Jeswani等
[15]认为粮食损失发生在将农业产出和其他投入转化为粮食的初级阶段和粮食加工阶段,而食物浪费则与后期批发、零售、消费行为息息相关,整个供应链上的食物浪费分布在农业生产、收获后、加工、包装、分销和消费环节,并对整个食物供应链的生命周期环境影响进行评估。综上,本研究认为全产业链节粮减损是围绕粮食全产业链中的各项环节,优化集成优势技术、先进设备和配套政策,形成“从农田到餐桌”的一条龙减损策略,进而实现高效节粮减损的目标。
国内外关于节粮减损的研究成果颇丰,主要涵盖了节粮减损技术、粮食安全观、全产业链节粮策略、节粮减损政策等方面,但对节粮减损的研究成果缺乏全面系统地梳理,尤其鲜有对全产业链节粮减损领域文献的可视化计量分析研究。文献计量法是一种基于数理统计的定量分析方法,它是以科学文献的外部特征为对象,研究文献的分布结构、数量关系、变化规律和定量管理,进而探讨科学技术的某些结构、特征和规律
[16]。因此,本研究聚焦粮食作物全产业链减损领域,利用文献计量法和CiteSpace软件对该研究领域的文献数据开展量化分析,旨在系统揭示其研究热点的演化特征与发展趋势,以期为节粮减损的理论研究与方法创新提供新思路,为粮食产业全链条减损的政策谋划与实践落地提供科学参考。
1 数据来源与研究方法
1.1 数据来源
在中国知网(CNKI)学术期刊库中,设置检索条件:SU %=(水稻+小麦+玉米+粮食) AND SU %=(生产+收获+机收+运输+物流+储运+存储+储藏+加工+消费+餐饮+供应链+全产业链+全链条) AND SU %=(损失+损耗+浪费) AND SU %=(节约+减少+降低),检索时间为2025年12月10日,检索年份限定为2015—2025年。按照文献纳入和排除标准,仅保留节粮减损研究主题的文献,经筛选去重后,得到347篇中文文献,以Refworks格式导出,作为CNKI数据库文献研究的样本数据集。
在Web of Science(WOS)核心合集数据库中,设置检索条件:TS=(“rice” OR “paddy” OR “wheat” OR “maize” OR “corn” OR “grain” OR “food”) AND TS=(“loss reduction” OR “conservation and reducing losses” OR “grain saving” OR “loss and waste reduction” OR “consumption losses” OR “whole-chain loss mitigation”),检索时间和文献筛选标准同CNKI学术期刊库,最终得到321篇英文文献,以纯文本格式导出,作为WOS数据库文献研究的样本数据集。
1.2 研究方法
利用文献计量分析工具CiteSpace 6.2.R4软件对样本文献数据进行计量统计与知识图谱可视化分析。软件参数设置:时间切片(Time slice)为1年,链接强度选择Cosine,范围选择Within slices,节点筛选方式选择g-index(k=25),其余参数为默认值。在此基础上绘制国家、机构、关键词等知识图谱,可视化揭示全产业链节粮减损研究领域的研究热点、核心要素与结构布局。中文文献利用CiteSpace软件内置格式转换功能完成数据格式标准化处理后,再开展上述可视化分析。
2 结果与分析
2.1 发文量时间分布
论文是科学研究成果的主要表现形式,发文量是评估科学界对本研究领域的关注程度和发展速度的重要指标。全产业链节粮减损领域发文量时间趋势如
图1所示。CNKI数据库中本领域研究的发文时间最早可追溯至2004年,是关于冬小麦灌溉减损经济效益的研究
[17];WOS数据库中发文时间最早可追溯至2000年,早期研究主要集中在通过田间管理减少生产损失,例如,施用有机氮肥提高水稻生产力
[18],通过氮覆盖降低氨挥发损失,提高水稻氮素利用效率
[19]等。CNKI和WOS数据库发文量时间趋势基本一致,均可分为2个阶段:1)缓慢增长阶段(2015—2019年),年均发文量整体偏低;2)快速增长阶段(2020年至今),发文量大幅提升。从发文量时间趋势看,2020和2021年是全产业链节粮减损研究的重要转折点。2021年联合国召开粮食系统峰会,提出改变对食品的生产、加工和消费方式;同年,我国颁布《中华人民共和国反食品浪费法》 《粮食节约行动方案》,在政策导向的驱动下,全产业链节粮减损成为经济高质量发展转型的必然要求。2022年,俄乌冲突加剧了全球粮食安全的矛盾,加之近年来极端气候事件频发,在国家政策、地缘冲突和气候因素等多重因素影响下,世界范围内全产业链节粮减损的研究热度空前高涨,相关研究文献的产出量急剧增多。目前,国内外全产业链节粮减损研究的发文量均保持在较高水平,在未来一定时期内仍是研究热点。
2.2 研究主体
2.2.1 国家发文量和合作关系
利用WOS数据库文献分析全产业链节粮减损领域的国家发文量与合作关系,发文量排名前20位的国家见
表1。文献发表量最高的国家是中国,发文96篇,之后依次是美国、印度、巴西、法国、英国以及日本。结合各时间段及路径搜索精简技术处理生成发文国家合作知识图谱,结果如
图2所示。中心度最高的国家是荷兰,为0.58,与其他国家的合作关系紧密;中国发文量虽高,但中心度仅为0.13,国际合作关系较少。
2.2.2 机构发文量和合作关系
对CNKI和WOS数据库文献研究机构的发文量及中心度进行统计,结果分别见
表2和
表3。CNKI数据库发文量最高的研究机构是中国农业大学经济管理学院,累计发文17篇,其后依次是中国人民大学农业与农村发展学院、中国科学院地理科学与资源研究所、南京财经大学粮食和物资学院以及国家粮食和物资储备局安全仓储与科技司。WOS数据库发文量最高的研究机构是美国伊利诺伊大学及美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校,均发表14篇论文,我国的研究机构,例如中国农业大学、中国农业科学院和中国科学院在WOS数据库中的发文量亦位居前列。
利用CiteSpace对CNKI和WOS数据库中的文献进行机构合作共现可视化分析,结果见
图3。从CNKI数据库发文机构的合作知识图谱(
图3(a))可知,研究机构之间的连线较少,合作关系稀疏,主要合作网络存在于中国农业大学经济管理学院—中国科学院地理科学与资源研究所—中储粮成都储藏研究院以及中国人民大学农业与农村发展学院—中国农业科学院农业经济与发展研究所。从WOS数据库发文机构的合作知识图谱(
图3(b))来看,围绕高发文量机构美国伊利诺伊大学展开的合作呈密集网络状,合作关系较为紧密。从中心度数值看,国内研究机构的中心度偏低,与其他机构的合作关系较少;而国外研究机构,如美国加利福尼亚大学,中心度相对较高,与其他机构的合作关系更为紧密,凸显了国内研究机构需加强对外合作的紧迫性。
2.3 研究热点分析
2.3.1 高频关键词统计
文献的关键词可以在一定程度上反映研究的重点,关键词出现的频率越高,说明研究的热门程度越高。对CNKI和WOS数据库中节粮减损文献的关键词按词频进行统计,CNKI数据库文献出现的高频关键词见
表4,有“粮食安全”“减损”“食物浪费”“节约粮食”和“节粮减损”等。WOS数据库文献出现的高频关键词见
表5,有“food waste食物浪费” “quality质量” “management管理” “food security粮食安全” “life cycle assessment生命周期评估”以及“loss reduction减损”等。“粮食安全”一词不仅出现频率高,而且中心度也较高,由此可见,虽然国内外研究的侧重点不同,但粮食安全始终是共同关注的热点。此外,“机收减损” “农户储粮” “粮食加工” “yield产量” “ammonia volatilization氨挥发” “supply chain供应链”等高频关键词的出现,说明围绕粮食“生产—收获—存储—运输—加工—消费”全产业链的减损技术、管理以及评估是贯穿研究热点的主线。
2.3.2 关键词聚类
关键词聚类分析是将多个密切相关的关键词组成一个聚类,从而得到该领域的主要研究方向
[20]。利用CiteSpace软件对全产业链节粮减损领域的文献进行关键词聚类,剪裁算法采用Pathfinder + Pruning sliced networks,聚类算法采用LLR,CNKI和WOS数据库关键词聚类后得到的Modularity Q值分别为0.865 1和0.851 6(均>0.7),Weighted mean silhouette S值分别为0.970 6和0.889 8(均>0.5),聚类结构显著且结果合理,聚类结果如
图4所示。
CNKI数据库文献关键词聚类图谱见
图4(a),共形成13个聚类,分别是#0粮食安全、#1水稻、#2减损、#3措施、#4机械粒收、#5食物浪费、#6节粮减损、#7大学生、#8协同、#9对策建议、#10湿度、#11稻田、#12农产品。其中,聚类#0表明了节粮减损对于粮食安全的重要性;聚类#1和#11凸显出水稻是节粮减损研究中的重点作物品种;聚类#2、#3和#9主要涉及全产业链节粮减损的措施和技术研究;聚类#4、#10和#12涉及生产、收获、加工环节的减损;聚类#7则体现了通过减少学校食堂的浪费实现消费环节的减损。
WOS数据库文献关键词聚类图谱见
图4(b),共形成18个聚类,分别是#0 food waste valorisation(食物废弃物再利用)、#1 rice production(水稻生产)、#2 food loss(食物损失)、#3 polymer-coated urea(聚合物包膜尿素)、#4 life cycle assessment(生命周期评估)、#5 considering consumer behavior(消费者行为)、#6 diet-induced obese rat(饮食导致的肥胖大鼠)、#7 individual foodprint(个人食物足迹)、#8 model development(模型开发)、#9 electrical steel(电工钢)、#10 4r nitrogen management practice(氮素管理实践)、#11 storage losses(存储损失)、#12 bioprotective effect(生物保护作用)、#13 dietary fiber(膳食纤维)、#14 new methodology(新方法论)、#15 rice farmers participation(稻农参与)、#16 alaskan moose hunting(捕猎)、#17 greenhouse gas emission reduction(温室气体减排)。其中,聚类#2为粮食减损的直接相关研究;聚类#12和#17为节粮减损对环境的积极作用;聚类#1、#3、#10和#15主要涉及从作物品种、土壤水肥管理、地力恢复等生产环节探讨减损措施;聚类#11和#13从粮食收获后的存储与加工环节,通过固态发酵、膳食纤维的提取再利用延伸粮食加工链条,充分挖掘粮食的剩余价值;聚类#5和#7从消费者个人行为分析方面提出避免消费环节浪费问题的对策;聚类#0和#4则主要涉及食品浪费监管与资源废弃物再利用环节的减损策略。由于检索策略覆盖部分跨学科边缘文献,聚类#9和#16与主题关联度较低,但不影响对核心研究态势的判断。
2.3.3 研究热点演化趋势
关键词共现时区图谱不仅能够呈现出某一领域的研究主题,还能直观地展示出不同时间点的研究热点、主题转变以及主题间的关联
[21]。选择CiteSpace时区视图对全产业链节粮减损领域文献的关键词进行可视化,结果如
图5所示。图谱中存在2015(早期)、2020(中期)和2025年(后期)3个时间节点,结合各时间段中出现的高频关键词对相应的研究热点演化趋势进行分析。
CNKI数据库文献关键词的路径演化过程见
图5(a)。国内早期的研究热点主要集中在粮食安全方面,减损是确保粮食安全的重要途径
[22],从粮食生产、收获、存储、加工等环节寻找有效的减损措施,以产业链上游的生产环节为切入口
[23],优化育种、播种和田间管理;推广机械粒收、新型储粮装具
[24]和粮食控温储藏、保质技术
[25],有效减少产后损失;引导农产品加工企业合理确定小麦、稻谷等口粮品种加工精度
[26],深度加工、综合利用,降低农产品加工物耗能耗。“机收减损”是贯穿时区图谱始终的高频关键词,2022年我国水稻、小麦和玉米综合机械化率分别达到85%、97%和90%
[27],随着作物机收的普及,对粮食产后前端收获环节的减损提出新挑战,技术过硬的农机手配合绿色、智能、高效的农业机械,共同推进粮食精细收获
[28],确保颗粒归仓。在社会收入水平大幅提高和城市化进程持续加快的背景下,消费端食物浪费进一步加剧,“餐饮浪费”“食物浪费”等关键词凸显,针对食物浪费的政策建议主要涉及国家、社会和个人三方面,粮食供应链上的所有参与者都应该共同分担减少食物浪费的责任
[29]。2025年以来,研究热点逐渐转向减损的关键技术以及“大食物观”研究方面,将科技创新成果融入全产业链节粮减损的各环节,围绕生产、储存、运输、加工等环节减损技术需求,强化技术支持
[30],利用数字化技术和设备进行农田精细化管理、利用智能传感器和北斗导航系统提高农机作业精度、利用区块链构建粮食溯源系统、利用数字化设备建设智能粮仓
[31];与此同时,“大食物观”的提出丰富了粮食安全的内涵,保障粮食安全正从过去侧重数量安全的单一目标向兼顾结构合理、质量安全的多维目标拓展,在实践中更加注重与保障食物安全和食品安全的协同联动
[32],通过粮食产品加工技术标准化等途径,在节粮的同时确保粮食产品的质量安全
[33]。
WOS数据库文献关键词的路径演化过程见
图5(b),早期研究热点主要集中在粮食安全(“food security 粮食安全”)、生产减损(“ammonia volatilization 氨挥发”“subsurface drainage 地下排水”)、粮食储存(“storage 储存”)等方面。国际上节粮减损研究同样起源于社会各界对粮食安全问题的高度关注,尤其是气候变化制约了粮食产量的提升,从粮食生产的角度,将选育优良品种与合理的农艺管理相结合,在减少资源浪费的同时生产更多的粮食
[34],对于增产减损意义重大;家庭储粮是减少粮食损失的一个重要方面,在农民中推广应用金属筒仓储粮,布设无线温湿度传感器网络,实时监测筒仓环境参数变化,延长粮食储存时间
[35-36];同时,利用低能耗、高效率的粮食储存冷却系统,实现能源节约与粮食保存质量的优化平衡
[37]。2018年以来,消费端的浪费(“consumption 消费”“waste 浪费”)研究快速升温。减少消费端的食物浪费,不仅可以节省耕地,还可以减少温室气体的排放和农药、化肥等污染物的投入,保护生物多样性,促进农业可持续发展
[38-39];通过推广适应性消费
[40]、依据家庭规模调整食品包装设计减少家庭食物浪费
[41],完善食物废弃物统计数据,对食品供应链中的剩余食物进行再分配
[42],从消费者个人意识引导以及餐饮、学校食堂推行反浪费行动的宣传培训
[43]多个方面共同推动消费环节的减损。2020年前后,研究热点转向产后环节的减损(“postharvest losses 产后损失”“transmission loss 运输损失”“supply chain 供应链”),应用传感器监测与智能控制来降低粮食机械收获过程中的损失
[44];利用相变材料的潜热储能技术集成智慧物流解决方案,保持冷藏运输的温度稳定,从而延长运输保鲜时间
[45];利用食品供应链数据,追踪食物损失和浪费对能源和环境的直接影响(生产阶段)和间接影响(供应链上下游)
[46],构建多区域食物投入产出效益模型,延长全产业链减损的环节和规模。2025年以来,随着高新技术的飞速发展,研究热点发生了显著的变化,如何利用新兴技术(“machine learning 机器学习”“artificial intelligence 人工智能”)为节粮减损赋能成为新的研究热点。将物联网传感器用于监测作物状况,精确评估田间所需的水肥、农药的数量和时间,及时为农作物管理提供建议
[47];利用数字孪生和卷积神经网络技术,精确预测新鲜农产品的剩余保质期,监测不同供应链环节发生的粮食损失
[48];利用数字平台和社交媒体监测食物浪费情况
[49],提高社会公众对节粮的认识和关注程度。与此同时,与可持续发展政策研究相关的热词(“sustainable resource policy 可持续资源政策”“sustainable development goals 可持续发展目标”“sustainable agriculture 可持续农业”)频繁出现,说明除了技术解决方案之外,通过政策引导促进利益相关方之间的合作对于减少浪费和实现可持续发展至关重要。
3 结论与启示
3.1 结论
本研究利用CiteSpace软件对2015—2025年CNKI和WOS数据库中全产业链节粮减损研究领域的相关文献进行可视化分析,从研究概况、研究主体与研究热点演化趋势多方面进行深入探讨,主要结论如下:
1)从全产业链节粮减损研究的发文量上看,中、英文文献均在经历了缓慢增长阶段(2015—2019年)后转向了快速增长阶段(2020年至今)。2020年、2021年是本领域研究的重要转折点,受国家政策、地缘冲突和气候因素影响,中、英文文献发文量均大幅提升,研究增长势头强劲,且中文文献发文量增长显著高于英文文献,这一时期,中文文献发文量增长了180%,这说明《中华人民共和国反食品浪费法》《粮食节约行动方案》等政策的颁布实施,显著推动了社会和学术界对节粮减损的关注。
2)从全产业链节粮减损的研究主体看,WOS数据库中发文量位居首位的国家是中国,中心度最高的国家是荷兰,中国发文量虽高,但中心度较低,国际合作关系较少。CNKI数据库发文量最高的研究机构是中国农业大学经济管理学院,WOS数据库发文量最高的研究机构是美国伊利诺伊大学。国内研究机构与其他机构的合作关系较为稀疏,而国外研究机构,如美国加利福尼亚大学,与其他机构的合作关系较为紧密,说明我国的研究机构亟须加强对内、对外的学术交流与合作。
3)从研究热点看,围绕粮食“生产—收获—加工—存储—运输—消费”全产业链的减损技术、管理以及评估贯穿了节粮减损研究的主线。粮食安全是节粮减损研究的出发点和落脚点,国内外早期研究均起源于对粮食安全问题的高度关注,以产业链上游的生产环节为切入口,通过繁育良种、精量播种、节水节肥、精准施药、灾害预警、低损收获等方式优化农技农艺,实现增产减损;中期研究热点转向产后减损方面,主要涉及绿色仓储、物流运输、粮食适度加工与品质提升、食品浪费监管与厨余资源再利用等供应链环节的减损;后期大数据、数字技术、机器学习以及人工智能等高新技术在节粮减损全产业链中的应用成为国内外共同关注的热点,与政策引导、宣传培训协同发力,共同推动全球范围内的节粮减损行动。
4)全产业链节粮减损研究呈现出清晰的阶段性演进特征。从环节维度看,研究热点带有明显的时序演进规律,早期集中于生产环节的减损技术突破,中期向存储、运输和供应链环节优化延伸,并逐步融入消费端浪费治理,后期则重点关注高新技术为节粮减损带来的新机遇,整体体现出从“重产轻耗”向“全链协同”的转变。从粮食品种看,研究对象以水稻、小麦、玉米三大主粮为主,兼顾大豆等重要作物,凸显我国粮食安全战略对主粮供给保障的高度关注。从研究方法看,实现从定性描述向定量分析的重大转变,特别是文献计量法与CiteSpace等可视化软件的深度融合,为研究态势分析提供了方法论创新。从研究视角看,已由单一技术路径拓展为“政策引导—技术创新—公众参与”三位一体的综合治理框架,强调制度设计、技术创新与社会行为的协同作用。总体而言,当前研究正加速构建“前端精准种植—中端智慧流通—后端政策与行为干预”有机衔接的一体化节粮减损体系,为农业强国建设和全球粮食安全治理提供理论支撑与实践路径。
3.2 启示
结合全产业链节粮减损的政策背景和国内外10余年间的发文趋势综合研判,节粮减损作为一个国际新兴课题,近年来研究热度持续提升。在此基础上,以下启示可为未来研究与实践提供方向:
1)从国内研究形势看,全产业链节粮减损研究领域我国的整体发文量在全球范围内居首位,同时以中国科学院、中国农业科学院、农业农村部以及中国农业大学等为主的重点研究机构在国际发文方面表现突出,并产生了一定的国际影响力,然而,无论国内还是国际层面,研究局限性仍较高,对外交流合作存在较大的提升空间,亟须通过跨领域、跨机构的合作,为研究创造新的增长点。
2)从全产业链节粮减损的研究演进来看,早期研究多聚焦于田间管理环节的增产减损策略探索;伴随育种技术创新与良种大规模普及,土地生产力趋近瓶颈,研究重点遂向产中收获、产后处理与流通环节转移,尤以机收减损、运输环节优化及供应链协同减损为核心。此后,食物浪费与消费端损失逐渐成为新兴议题并快速升温,推动研究视野从单一环节向全链条拓展。当前节粮减损研究已基本覆盖全产业链各主要环节,但全链条系统性整合仍待加强。与此同时,依托大数据、机器学习、人工智能等新兴技术为节粮减损赋能,已成为当前研究的前沿方向,旨在突破传统产业链各环节单点优化的局限,构建“技术—环节—系统”协同的减损新范式。
3)全产业链节粮减损需要技术创新、政策引导与公众参与的有机结合。产业链前端聚焦精准农艺与数字仓储,推广粮食储藏标准化技术示范与应用,从生产根源上增产的同时降低存储损耗;产业链中端推广机械采收与智慧物流解决方案,保障收获环节高精度作业来减少收获损失,缩短运输周期,提高运输效率;产业链后端通过政策引导与技术创新,构建全产业链协同减损技术体系,利用政策导向和立法约束,从全民参与的社会公众层面形成节粮减损的合力,让每一位消费者都成为节粮的行动者。
山东省重点研发计划(2024CXGC010901)