基于Web of Science的土壤微生物研究現(xiàn)狀與熱點(diǎn)分析

曹洋 謝冬冬 徐嬌

摘 要：為了解近5年土壤微生物研究現(xiàn)狀和熱點(diǎn)，以Web of Science核心集合為數(shù)據(jù)源，利用CiteSpace軟件、VOSviewer軟件，分析2015—2020年發(fā)表的與土壤微生物有關(guān)的研究性論文的數(shù)量、學(xué)科、刊物、國家/地區(qū)與機(jī)構(gòu)、研究熱點(diǎn)。結(jié)果表明：（1）土壤微生物相關(guān)研究越來越受重視，發(fā)文數(shù)量增加迅速;（2）環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)和環(huán)境科學(xué)等學(xué)科對土壤微生物的相關(guān)研究最多，土壤微生物相關(guān)研究在Soil Biology & Biochemistry、Applied Soil Ecology和Science of The Total Environment等期刊上具有較高的發(fā)文量和引用次數(shù);（3）中國、美國、德國、澳大利亞、英格蘭等國家在該領(lǐng)域發(fā)文最多且合作密切;中國科學(xué)院、中國科學(xué)院大學(xué)、俄克拉荷馬大學(xué)、清華大學(xué)、美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)發(fā)文較多且合作密切;周集中和Kuzyakov Yakov是土壤微生物領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量和被引用次數(shù)最多的作者;（4）該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)從前期土壤微生物量及組成與功能研究，到土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能，再到土壤微生物多樣性、土壤微生物結(jié)構(gòu)與功能，以及在土壤元素生物地球化學(xué)循環(huán)，土壤微生物與環(huán)境之間關(guān)系等方面。

關(guān)鍵詞：土壤微生物;文獻(xiàn)計(jì)量分析;VOSviewer;CiteSpace;Web of Science

中圖分類號 S154.36文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2020）15-0023-05

Abstract： In order to understand the current research status and hot spots of soil microorganisms in the past five years， the number， disciplines， journals， countries/regions， institutions and research hotspots of research papers related to soil microorganisms published from 2015 to 2020 were analyzed with the core collection of Web of Science as the data source and the software CiteSpace and VOSviewer as the software. The results showed that ：（1） More and more attention was paid to soil microbial research， and the number of articles published increased rapidly;（2） Subjects such as Environmental Science and Ecology， Agriculture and Environmental Science have the most studies on soil microorganisms. Soil microbial researches have a high number of publications and citations in journals such as Soil Biology & Biochemistry， Applied Soil Ecology and Science of The Total Environment.（3） China， the United States， Germany， Australia， England and other countries have the most publications and close cooperation in this field; The Chinese academy of sciences， the university of Chinese academy of sciences， the university of Oklahoma， Tsinghua university， Lawrence Berkeley national laboratory and other institutions have published many articles and cooperated closely. Zhou Jizhong and Kuzyakov Yakov are the authors with the most published and cited articles in the field of soil microbiology.（4） Research focuses in this field range from the preliminary study of soil microbial biomass and composition and function， to the structure and function of soil microbial community， to soil microbial diversity， soil microbial structure and function， as well as the biogeochemical cycle of soil elements and the relationship between soil microorganisms and the environment.

Key words： Soil Microorganism; Bibliometric Analysis; VOSviewer; CiteSpace; Web of Science

土壤微生物數(shù)量巨大，種類繁多，是連接不同圈層物質(zhì)與能量交換的重要紐帶，同時(shí)也是推動土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量流動和營養(yǎng)元素生物地球化學(xué)循環(huán)的動力，被稱為地球關(guān)鍵元素生物地球化學(xué)循環(huán)過程的引擎[1-4]。土壤微生物對環(huán)境變化敏感，可反映生態(tài)系統(tǒng)功能變化和土壤質(zhì)量的敏感指標(biāo)[5，6]。隨著分子技術(shù)的不斷成熟，從初期對細(xì)菌、真菌以及放線菌等的描述性研究，到分子、細(xì)胞、群落等不同尺度的系統(tǒng)研究，深入到農(nóng)業(yè)、環(huán)境、生態(tài)等重要領(lǐng)域進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究[7]。目前，土壤微生物多樣性及其功能、土壤微生物與環(huán)境相互作用的機(jī)制、土壤微生物為基礎(chǔ)的生物地球化學(xué)循環(huán)等多方面已取得了重要進(jìn)展。

文獻(xiàn)計(jì)量是一種用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，以文獻(xiàn)數(shù)量、作者、詞匯數(shù)量等為研究對象，研究文獻(xiàn)的分布、結(jié)構(gòu)、數(shù)量關(guān)系、變化規(guī)律及定量管理，進(jìn)而探討科學(xué)技術(shù)的研究重點(diǎn)、未來趨勢[8，9]。文獻(xiàn)計(jì)量具有客觀、準(zhǔn)確、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，已成為學(xué)者分析文獻(xiàn)、獲取領(lǐng)域研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢等方面信息的重要途徑[10-16]。田亞平等[17]利用文獻(xiàn)計(jì)量法分了中國生態(tài)脆弱性的研究進(jìn)展，研究表明脆弱性實(shí)證評價(jià)發(fā)展迅速，理論研究相對滯后，評價(jià)方法缺乏統(tǒng)一規(guī)范;李賀等[18]以Web of science為數(shù)據(jù)源，從大數(shù)據(jù)理論、儲存與處理分析技術(shù)、應(yīng)用方面分析當(dāng)前熱點(diǎn)和對未來的展望。

本研究以Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫（WOS）為數(shù)據(jù)源，基于文獻(xiàn)計(jì)量法，利用WOS自帶分析工具、CiteSpace軟件、VOSviewer軟件分析了土壤微生物領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量、主要發(fā)文刊物、學(xué)科分布、國家/地區(qū)與機(jī)構(gòu)，了解土壤微生物領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀;通過分析關(guān)鍵詞、關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)等，掌握土壤微生物領(lǐng)域的熱點(diǎn)，以期為土壤微生物研究提供理論指導(dǎo)。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 本研究以Web of Science數(shù)據(jù)庫的核心集合為數(shù)據(jù)源，“soil microbial”、“soil microorganism”、“soil microbe”為檢索詞，檢索時(shí)間為近5年（2015—2020年，包含2020年1—3月），文獻(xiàn)類型為“article”，在檢索結(jié)果的基礎(chǔ)上手動篩選出土壤微生物相關(guān)文獻(xiàn)，最終獲得文獻(xiàn)為4730篇。

1.2 研究方法 利用WOS自帶分析工具、CiteSpace軟件、VOSviewer軟件分析近5年發(fā)表的土壤微生物相關(guān)文章，對發(fā)文數(shù)量（1900—2020年）、刊物、學(xué)科、國家/地區(qū)、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞進(jìn)行計(jì)量分析。WOS自帶分析工具和CiteSpace分析發(fā)文數(shù)量、刊物、學(xué)科等指標(biāo);VOSviewer分析國家/地區(qū)、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞等指標(biāo)。另外，文中的圖和表格分別用Origin和EXCEL軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)文數(shù)量、學(xué)科分布與刊物

2.1.1 發(fā)文數(shù)量 圖1為WOS檢索出1900—2020年關(guān)于土壤微生物的發(fā)文數(shù)量。由圖1可知，自1909年有第1篇關(guān)于土壤微生物的研究性論文發(fā)表以來，總體上發(fā)文數(shù)量呈上升趨勢，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)后增加趨勢加速。關(guān)于土壤微生物的研究可分為3個(gè)階段，第1階段（1909—1960年）的起步階段，發(fā)文數(shù)量好，甚至出現(xiàn)中斷現(xiàn)象;第2階段（1961—1992年）文章逐漸增加，這一階段土壤微生物的研究方法取得一定突破，在土壤微生物量方面研究逐漸增加;第3階段（1993—至今）以rRNA為基礎(chǔ)的3域分類理論逐漸得到學(xué)術(shù)界認(rèn)可，隨著分子技術(shù)的不斷發(fā)展[7]，改變了以往土壤微生物學(xué)的研究理念，并得到了不同領(lǐng)域和學(xué)科的高度關(guān)注，發(fā)文量呈現(xiàn)快速增加的趨勢。

2.1.2 發(fā)文的主要學(xué)科和刊物 表1為近5年WOS核心數(shù)據(jù)集中關(guān)于土壤微生物發(fā)文數(shù)量發(fā)文前10位的學(xué)科，前3位的學(xué)科為環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)（Environmental Sciences & Ecology）、農(nóng)學(xué)（Agriculture）和環(huán)境科學(xué)（Environmental Sciences），發(fā)文量分別為1353篇、1261篇、1061篇;中介中心性環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)最高，為0.23，其次是土壤科學(xué)（Soil Science），為0.22;而微生物（Microbiology）僅排在第5位，發(fā)文量為329篇?？傮w上，土壤微生物受到多學(xué)科重視，并進(jìn)行著多學(xué)科交叉研究，從微觀到宏觀多尺度研究，有利于土壤微生物學(xué)的發(fā)展。從土壤微生物發(fā)文數(shù)量前10位的期刊（表2）看出，近5年期刊發(fā)文量和總引用量的前3位分別為Soil Biology & Biochemistry、Applied Soil Ecology和Science of The Total Environment發(fā)文數(shù)量321、260和199篇，總引用量分別為5764次、2287次和2017次;從單篇平均引用量看，最高的為Isme Journal，單篇平均引用量為27.32次，其次為Agriculture Ecosystems & Environment，單篇平均引用量為23.78次，而前10位最低的是Applied Soil Ecology，單篇平均引用量為8.80次。從發(fā)文數(shù)量和引用量看出，土壤微生物的相關(guān)論文主要發(fā)表在微生物、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)、土壤等相關(guān)期刊上，而且具有較高的影響因子。

2.2 發(fā)文的主要國家/地區(qū)、機(jī)構(gòu)和研究學(xué)者

2.2.1 主要國家、地區(qū)、機(jī)構(gòu) 通過VOSviewer軟件對WOS核心集合近5年發(fā)表的土壤微生物論文的主要國家/地區(qū)和機(jī)構(gòu)的合作關(guān)系進(jìn)行分析（見圖2、圖3），圖中圓圈代表國家/地區(qū)的發(fā)文數(shù)量，圓圈之間的連線表示國家/機(jī)構(gòu)的聯(lián)系強(qiáng)度。從發(fā)文數(shù)量來看，中國最多（1940篇）、其次是美國（1032篇），排第3名的是德國（389篇），澳大利亞、英格蘭、法國、西班牙、加拿大等國家也發(fā)表了較多的論文;從引用量來看，與發(fā)文量排序大致相同，單篇平均引用次數(shù)瑞士最高（23.36次），其次是英格蘭（17.30次），排第3位是德國（15.67次）。中國發(fā)文數(shù)量較多的機(jī)構(gòu)有中國科學(xué)院（732篇）、中國科學(xué)院大學(xué)（282篇）、西北農(nóng)林科技大學(xué)（117篇）、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院（110篇）、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)（91篇）等。從總聯(lián)系強(qiáng)度（total link strength，TLS）參數(shù)值來看，國家層面中國（956）、美國（896）、德國（551）、澳大利亞（370）、英格蘭（299）、法國（281）、西班牙（232）、加拿大（211）等國家在土壤微生物研究上聯(lián)系緊密;機(jī)構(gòu)層面中國科學(xué)院（1359）、中國科學(xué)院大學(xué)（599）、俄克拉荷馬大學(xué)（Univ Oklahoma，204）、清華大學(xué)（178）、美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（lawrence berkeley natl lab，126）、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院（91）、美國密歇根州立大學(xué)（michigan state univ，65）、加利福尼亞大學(xué)伯克利分校（univ calif berkeley，62）、西北農(nóng)林科技大學(xué)（61）等機(jī)構(gòu)合作較為緊密。

2.2.2 主要研究學(xué)者 圖4為近5年發(fā)文的主要學(xué)者合作關(guān)系圖，圖中的圓圈大小代表發(fā)文數(shù)量，圓圈之間的連線的粗細(xì)代表學(xué)者之間合作關(guān)系的緊密程度。從發(fā)文數(shù)量和引用次數(shù)看，Zhou Jizhong（周集中，發(fā)文數(shù)量55篇，引用次數(shù)1036次）、Kuzyakov Yakov（發(fā)文數(shù)量47篇，引用次數(shù)1073次）、Delgado-Baquerizo Manuel（發(fā)文數(shù)量28篇，引用次數(shù)402次）、Singh Brajesh K.（發(fā)文數(shù)量28篇，引用次數(shù)455次）、Wang Jun（王軍，發(fā)文數(shù)量28篇，引用次數(shù)225次）、Yang Yunfeng（楊云峰，發(fā)文數(shù)量28篇，引用次數(shù)484次）是土壤微生物研究領(lǐng)域高產(chǎn)和引用學(xué)者。TLS分析表明，Zhou Jizhong、Van Nostrand Joy D.、He Zhili、Wu Liyou、Deng Ye、Yang Yunfeng、Wang Jun、Tiedje James M.、Luo Yiqi、Wang Jinhua、Zhu Lusheng等人在土壤微生物領(lǐng)域與其他學(xué)者合作比較密切。

2.3 熱點(diǎn)分析

2.3.1 高頻關(guān)鍵詞分析 關(guān)鍵詞是文章內(nèi)容的高度凝練和總結(jié)，可以從本質(zhì)上表達(dá)文章的研究內(nèi)容，某一關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率越高，說明相關(guān)主題受關(guān)注程度越高，即反映該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題[19]。通過VOSviewer軟件導(dǎo)出高頻關(guān)鍵詞，如表3所示。從表3可以看出，關(guān)于土壤微生物出現(xiàn)最多的關(guān)鍵詞是多樣性（Diversity，詞頻為1108次），其次為微生物量（Microbial Biomass，詞頻為1052次）、排第3位的為微生物群落（Microbial Community，詞頻為1030次），表明這個(gè)3個(gè)關(guān)鍵詞是研究領(lǐng)域的核心部分;細(xì)菌（Bacterial）、碳（Carbon）、氮（Nitrogen）、細(xì)菌群落（Bacterial Community）、有機(jī)質(zhì)（Organic-Matter）是土壤微生物重要研究內(nèi)容。從高頻關(guān)鍵詞可以看出，土壤微生物研究領(lǐng)域在微生物群落多樣性、土壤微生物對碳氮循環(huán)的作用以及對有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化[20];此外，群落結(jié)構(gòu)（Community Structure）、動態(tài)（Dynamics）、降解（Decomposition）、根際（Rhizosphere）、退化（Degradation）等詞頻不斷增加，說明相關(guān)方向的研究也受到了重視。

2.3.2 高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析 通過高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可以分析一個(gè)領(lǐng)域高頻關(guān)鍵詞及高頻關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系[21]。從圖5可以看出，多樣性、微生物量、微生物、微生物群落、碳、氮、有機(jī)質(zhì)、酶活性等高頻次關(guān)鍵詞與其他關(guān)鍵詞均有較高的共現(xiàn)性，說明不同研究熱點(diǎn)之間聯(lián)系緊密，共同推動著土壤微生物研究領(lǐng)域的發(fā)展。研究熱點(diǎn)從前期土壤微生物量及組成與功能研究，到土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能，再到土壤微生物多樣性、土壤微生物結(jié)構(gòu)與功能，以及在土壤元素生物地球化學(xué)循環(huán)，土壤微生物與環(huán)境之間關(guān)系等方面。這些研究熱點(diǎn)取得的成就有土壤氮素轉(zhuǎn)化微生物機(jī)制、氣候變化下的土壤微生物功能、土壤微生物-土壤肥力影響機(jī)制、根際微生物生態(tài)環(huán)境、土壤表面礦物與微生物的相互影響機(jī)理、土壤污染微生物反應(yīng)機(jī)制及污染控制機(jī)理等眾多方面[22-32]。

3 結(jié)論

隨著分子技術(shù)的不斷發(fā)展，改變了以往土壤微生物學(xué)的研究理念，逐漸受到各學(xué)科的重視，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)后發(fā)文量迅速增加。近5年發(fā)文量排前3位的學(xué)科為環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)和環(huán)境科學(xué)，發(fā)文量分別為1353篇、1261篇、1061篇;發(fā)文量和總引用量排前3位期刊分別為Soil Biology & Biochemistry、Applied Soil Ecology和Science of The Total Environment，發(fā)文數(shù)量分別為321、260和199篇，總引用量分別為5764次、2287次和2017次;從發(fā)文數(shù)量來看，中國最多（1940篇）、其次是美國（1032篇），排第3名的是德國（389篇）;從總聯(lián)系強(qiáng)度看，中國（956）、美國（896）、德國（551）等國家在土壤微生物研究上聯(lián)系緊密，其中中國科學(xué)院（1359）、中國科學(xué)院大學(xué)（599）、俄克拉荷馬大學(xué)（204）、清華大學(xué)（178）、美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（126）等機(jī)構(gòu)合作較為緊密。Zhou Jizhong（周集中）和Kuzyakov Yakov是土壤微生物領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量和被引用次數(shù)最多的作者。多樣性、微生物量、微生物、微生物群落、碳、氮、有機(jī)質(zhì)、酶活性等高頻次關(guān)鍵詞與其他關(guān)鍵詞均有較高的共現(xiàn)性，說明不同研究熱點(diǎn)之間聯(lián)系緊密，共同推動著土壤微生物研究領(lǐng)域的發(fā)展。

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（責(zé)編：張宏民）