甜菜研究現(xiàn)狀的CiteSpace計(jì)量分析

王 堽，路正禹，郝王森，耿 貴,

（1黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，哈爾濱 150080；2黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150080）

0 引言

甜菜(Betavulgaris)和甘蔗(Saccharumofficinarum)是世界兩大重要的糖料作物[1]。甜菜抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性廣，且具有耐旱、耐寒及耐鹽堿等特點(diǎn)，種植范圍較大[2]。國內(nèi)甜菜主產(chǎn)區(qū)分布在黑龍江、吉林、遼寧、河北、內(nèi)蒙、山西、甘肅和新疆等地[3-4]。

近年來，在甜菜的基礎(chǔ)及應(yīng)用相關(guān)研究領(lǐng)域做了大量的深入研究，發(fā)現(xiàn)甜菜屬于一種耐鹽性較強(qiáng)的兩年生作物，3 mmol/L Na+低鹽水平能促進(jìn)甜菜幼苗的生長；而高濃度的鹽濃度仍會(huì)抑制甜菜生長，在280 mmol/L Na+脅迫時(shí)根系吸收營養(yǎng)的能力減弱，生長受到抑制[5-7]。在甜菜種質(zhì)資源的開發(fā)和利用上，通過甜菜農(nóng)藝性狀變異分析培育優(yōu)勢(shì)的雜交品種、保護(hù)甜菜遺傳多樣性[8]。甜菜在國內(nèi)主要受甜菜立枯病、褐斑病、根腐病、叢根病的威脅[9-10]，通過輪作和培育抗性品種等措施來降低甜菜發(fā)病率，通過了解每種病害的傳播方式及途徑來控制病害的暴發(fā)[11-13]。有學(xué)者統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，甜菜容易受到甜菜象甲、跳甲、蠐螬等150多種害蟲的侵襲，在蟲害防治上主要是通過化學(xué)防治以及生物信息激素進(jìn)行誘殺[12-13]。近年來關(guān)于甜菜在化學(xué)材料工業(yè)領(lǐng)域作為新型生物材料的研發(fā)也有很多，制糖工藝所產(chǎn)生的甜菜粕可作為纖維素納米纖的合成材料[14]。同時(shí)利用這些甜菜粕也實(shí)現(xiàn)了乳酸發(fā)酵和工業(yè)乙醇生產(chǎn)，以及生物合成菌體蛋白、生物吸附材料[15-16]。

借助科學(xué)分析工具對(duì)國內(nèi)外甜菜基礎(chǔ)研究領(lǐng)域文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)地整理與分析，有助于了解及掌握甜菜基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)，探究該領(lǐng)域的研究前沿、熱點(diǎn)及未來的發(fā)展趨勢(shì)。CiteSpace信息可視化軟件由陳超美團(tuán)隊(duì)于2004年開發(fā)，可通過對(duì)文獻(xiàn)引文網(wǎng)絡(luò)的分析，繪制整個(gè)學(xué)科或知識(shí)域在一定時(shí)期內(nèi)的歷史演進(jìn)過程、研究前沿?zé)狳c(diǎn)及未來發(fā)展趨勢(shì)[17]?，F(xiàn)階段中國在甜菜相關(guān)的研究報(bào)道較多，但有關(guān)甜菜研究的可視化文獻(xiàn)計(jì)量分析相對(duì)較少。為全方面了解近年來國內(nèi)甜菜研究現(xiàn)狀，本研究通過文獻(xiàn)計(jì)量可視化統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)2015—2020年間中國知網(wǎng)(CNKI)中文核心期刊、Web of Science(WOS)核心合集數(shù)據(jù)庫收錄的甜菜相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)地計(jì)量分析，以期了解國內(nèi)甜菜研究領(lǐng)域在近5年的研究狀況和發(fā)展趨勢(shì)。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

研究文獻(xiàn)數(shù)據(jù)采集于CNKI和WOS收錄的核心期刊。在CNKI上以“主題=甜菜AND題名=甜菜AND關(guān)鍵詞=甜菜AND時(shí)間范圍=（2015-06-01至2020-06-01）”為檢索式，檢索到文獻(xiàn)總量506篇，去除會(huì)議18篇、報(bào)紙刊物2篇、國家標(biāo)準(zhǔn)4篇、成果刊物11篇，以及特殊主題詞“甜菜堿”等相關(guān)文獻(xiàn)，得到有效中文文獻(xiàn)406篇。在WOS數(shù)據(jù)庫上以布爾運(yùn)算“TS=sugar beet AND TI=sugar beet AND Time range=(2015-6-1 to 2020-6-1)”進(jìn)行檢索，得到有效文獻(xiàn)1549篇，單獨(dú)列出中國學(xué)者發(fā)文150篇。

1.2 研究工具

本研究使用的研究工具是由陳超美博士及其團(tuán)隊(duì)開發(fā)的可視化分析軟件CiteSpace。CiteSpace擁有自己的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，可對(duì)CNKI和Web of Science數(shù)據(jù)庫中下載的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。通過數(shù)據(jù)分析提取作者、機(jī)構(gòu)、國家、術(shù)語、關(guān)鍵字、來源、類別、參考、引用作者、引用期刊等節(jié)點(diǎn)類型的網(wǎng)絡(luò)，以呈現(xiàn)科學(xué)性的智能統(tǒng)計(jì)。利用Microsoft office Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和矢量圖繪制。

1.3 研究方法

1.3.1 文獻(xiàn)研究方法 通過文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫CNKI和Web of Science收集、區(qū)分、比較和整合甜菜相關(guān)文獻(xiàn)，提取選文中的關(guān)鍵詞、研究熱點(diǎn)和作者機(jī)構(gòu)等信息，認(rèn)識(shí)甜菜研究問題的本質(zhì)，探索甜菜研究內(nèi)在關(guān)系，了解其領(lǐng)域研究的宏觀趨勢(shì)；然后對(duì)各研究機(jī)構(gòu)在甜菜領(lǐng)域的貢獻(xiàn)挖掘與分析；最后，根據(jù)關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)和研究熱點(diǎn)可視化分析，明確甜菜領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)。

1.3.2 知識(shí)統(tǒng)計(jì)分析 通過可視化統(tǒng)計(jì)呈現(xiàn)研究前沿，展示甜菜研究領(lǐng)域結(jié)構(gòu)和發(fā)展趨勢(shì)。運(yùn)用科學(xué)計(jì)量學(xué)的統(tǒng)計(jì)研究方法分析甜菜研究的總體趨勢(shì)；CNKI和Web of Science檢索得到的文獻(xiàn)以“RefWorks”的格式導(dǎo)出并通過CiteSpace軟件選擇“機(jī)構(gòu)”、“作者”和“關(guān)鍵詞”進(jìn)行計(jì)算得到研究機(jī)構(gòu)貢獻(xiàn)率、作者背景分析和關(guān)鍵詞詞頻分析結(jié)果。

貢獻(xiàn)率是CiteSpace軟件通過目標(biāo)文獻(xiàn)出現(xiàn)的頻數(shù)占統(tǒng)計(jì)分析文獻(xiàn)的百分比的統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，能有效反映文獻(xiàn)探究對(duì)象在研究領(lǐng)域中的關(guān)注度[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 總體趨勢(shì)分析

自2015年以來關(guān)于甜菜主題的年度發(fā)文量統(tǒng)計(jì)分析如圖1所示。CNKI數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)計(jì)到2015年發(fā)文量為53篇，2016年達(dá)到了82篇，呈現(xiàn)緩步上升趨勢(shì)。2017、2018、2019年發(fā)文量相對(duì)穩(wěn)定，分別為75、83、78篇。WOS數(shù)據(jù)庫對(duì)甜菜研究發(fā)文量統(tǒng)計(jì)的結(jié)果顯示，2015年為261篇，2016年為297篇，增長趨勢(shì)明顯。2017、2018、2019年的發(fā)文量變化趨于平穩(wěn)，分別為264、276、289篇。在國際WOS數(shù)據(jù)庫中，中國學(xué)者連續(xù)5年(2015—2019)的發(fā)文量分別是25、29、20、22、28篇。

圖1 甜菜研究文獻(xiàn)年度分布

對(duì)WOS數(shù)據(jù)庫2015—2020年收錄的1549篇文獻(xiàn)進(jìn)行分析，發(fā)文量和貢獻(xiàn)率排在中國之前的是德國和美國；德國文獻(xiàn)量197篇，貢獻(xiàn)率12.72%；美國發(fā)文量197篇，貢獻(xiàn)率為11.68%（表1）。

表1 WOS數(shù)據(jù)庫中發(fā)文量和貢獻(xiàn)率排名前10位的國家

2.2 甜菜研究機(jī)構(gòu)分析

文獻(xiàn)計(jì)量分析發(fā)現(xiàn)，2015—2020年黑龍江大學(xué)對(duì)甜菜的研究一直保持較高的熱情，在CNKI數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)計(jì)到215篇文獻(xiàn)，以53.09%的貢獻(xiàn)率排在數(shù)據(jù)庫首位（表2）。其次是內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)（發(fā)文量68篇，貢獻(xiàn)率16.79%）、內(nèi)蒙農(nóng)業(yè)農(nóng)牧科學(xué)院（發(fā)文量28篇，貢獻(xiàn)率6.91%）。石河子大學(xué)和東北農(nóng)業(yè)大學(xué)分別有24、20篇的發(fā)文量，5.93%、4.94%的貢獻(xiàn)率。在WOS數(shù)據(jù)庫中華南理工大學(xué)、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的發(fā)文量最高，分別是103、52篇，貢獻(xiàn)率是63.67%、34.67%。其次是中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、蘭州理工大學(xué)、黑龍江大學(xué)，發(fā)文量相對(duì)均衡，分別為 43、33、32篇，貢獻(xiàn)率為 28.67%、22.00%、21.33%。此外石河子大學(xué)、北京科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等也在WOS上發(fā)表了關(guān)于甜菜研究的相關(guān)文獻(xiàn)。綜合評(píng)估貢獻(xiàn)率較高的高校有華南理工大學(xué)、黑龍江大學(xué)、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、石河子大學(xué)、蘭州理工大學(xué)，科研院所有內(nèi)蒙古農(nóng)牧科學(xué)研究院、新疆石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)院、內(nèi)蒙古牧業(yè)科學(xué)院，表明內(nèi)蒙古、甘肅、新疆等地是國內(nèi)三大甜菜產(chǎn)區(qū)，幾個(gè)省份內(nèi)的相關(guān)研究單位為甜菜的應(yīng)用及基礎(chǔ)研究發(fā)揮了重要作用[3,19-21]。此外，華南理工大學(xué)在甜菜生物材料領(lǐng)域上發(fā)文量較多[14]。

表2 中國在2個(gè)數(shù)據(jù)庫中關(guān)于甜菜研究影響力排名前10位的機(jī)構(gòu)

2.3 甜菜學(xué)科領(lǐng)域和關(guān)鍵詞可視化分析

通過WOS和CNKI數(shù)據(jù)各自可視化視圖下學(xué)科劃分統(tǒng)計(jì)分析，2個(gè)數(shù)據(jù)庫的劃分的學(xué)科范圍不同，但不難發(fā)現(xiàn)，可視化結(jié)果顯示甜菜研究主要集中于農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域（圖2）。在WOS數(shù)據(jù)庫上除生命科學(xué)類的植物科學(xué)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)，還包括食品科學(xué)類、化學(xué)、飲食營養(yǎng)學(xué)、生態(tài)環(huán)境類和其他的基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域。CNKI收錄文獻(xiàn)可視化結(jié)果顯示，在農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域上包括作物學(xué)、農(nóng)業(yè)工程學(xué)、植物保護(hù)學(xué)、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)學(xué)、農(nóng)藝學(xué)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)，其他科學(xué)研究有生命科學(xué)領(lǐng)域的生物學(xué)、信息科學(xué)領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)軟件和應(yīng)用、環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的環(huán)境與資源利用等。綜合2個(gè)數(shù)據(jù)庫在學(xué)科分布可視化分析中的結(jié)果，甜菜研究的學(xué)科分布集中在農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域，包括作物學(xué)種植、植物保護(hù)學(xué)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)工程等，以及生命科學(xué)中的植物學(xué)、植物生理學(xué)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)及遺傳學(xué)等，此外還涉及到環(huán)境生態(tài)學(xué)和材料化學(xué)。

圖2 數(shù)據(jù)庫中甜菜研究的相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)

關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻數(shù)一定程度上揭示了甜菜領(lǐng)域的相關(guān)研究問題?；贑NKI和WOS數(shù)據(jù)庫的有效文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞詞頻可視化分析結(jié)果如圖3所示。在對(duì)CNKI和WOS數(shù)據(jù)庫的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索時(shí)，檢索式中都以“甜菜”為第一主題詞，因此結(jié)果中“甜菜”的頻數(shù)最高。CNKI數(shù)據(jù)庫中關(guān)鍵詞報(bào)道頻率較高的依次有甜菜種質(zhì)資源、鹽脅迫、褐斑病、產(chǎn)量數(shù)、栽培技術(shù)、功能分析和甜菜品種。WOS數(shù)據(jù)庫中，除甜菜外，鹽脅迫、褐斑病為高頻關(guān)鍵詞。此外統(tǒng)計(jì)到甜菜品種、氮素營養(yǎng)、功能分析、甜菜種植、遺傳多樣性、耐鹽性、光合特性等關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率較高。通過對(duì)關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)關(guān)于甜菜的研究主要涉及種質(zhì)資源、逆境脅迫、甜菜種植、甜菜栽培營等方面。

圖3 關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次統(tǒng)計(jì)

在CiteSpace的平臺(tái)上，時(shí)間選項(xiàng)設(shè)置為2015—2020年，節(jié)點(diǎn)類型設(shè)置為“關(guān)鍵詞”，對(duì)2個(gè)數(shù)據(jù)庫期刊進(jìn)行綜合分析，展示與甜菜報(bào)道相關(guān)的275個(gè)關(guān)鍵詞可視化結(jié)果如圖4。圖中節(jié)點(diǎn)字號(hào)大小反映該關(guān)鍵詞在統(tǒng)計(jì)文章中報(bào)道的頻數(shù)。報(bào)道頻數(shù)較高的有產(chǎn)量、根腐病、含糖率、指紋圖譜、光合特性、產(chǎn)糖量、滴灌、分子標(biāo)記、栽培技術(shù)、遺傳多樣性等。

圖4 基于CiteSpace的目標(biāo)文獻(xiàn)中關(guān)鍵詞可視化結(jié)果

通過分析結(jié)果不難看出，關(guān)鍵詞綜合頻數(shù)較高的有甜菜、產(chǎn)量、根腐病、含糖量、光合特性、產(chǎn)糖量、鹽堿脅迫、分子標(biāo)記、逆境脅迫、遺傳多樣性等。根腐病在甜菜植物保護(hù)領(lǐng)域備受關(guān)注，甜菜根腐病是甜菜生育期受多種真菌和細(xì)菌侵染引起的塊根腐爛的總稱[23-26]。含糖量和產(chǎn)糖量是糖用甜菜生長的基本屬性及糖料產(chǎn)業(yè)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)[1,22]。光合特性是甜菜生長中重要的生理監(jiān)測(cè)指標(biāo)，在甜菜研究中光合特性關(guān)注的指標(biāo)包括凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率等[27-28]。通過甜菜研究領(lǐng)域?qū)W科分布和關(guān)鍵詞詞頻討論發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)甜菜研究集中在農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域，主要為解決甜菜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題，如甜菜種植產(chǎn)量、種質(zhì)資源研發(fā)、甜菜適應(yīng)環(huán)境脅迫、甜菜植物保護(hù)等。

3 討論

3.1 應(yīng)用文獻(xiàn)計(jì)量基于CiteSpace可視化分析甜菜研究熱點(diǎn)

通過對(duì)發(fā)文量、關(guān)鍵詞頻數(shù)、研究機(jī)構(gòu)發(fā)文量分析可以揭示甜菜的研究熱點(diǎn)和發(fā)展態(tài)勢(shì)[29]。從2015—2020年甜菜領(lǐng)域的發(fā)文量看，甜菜領(lǐng)域相關(guān)研究基本維持平穩(wěn)發(fā)展態(tài)勢(shì)。發(fā)文量較高機(jī)構(gòu)集中在東北和西北地區(qū)省份。在學(xué)科領(lǐng)域上集中于生命科學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)上。

本研究通過關(guān)鍵詞詞頻關(guān)系分析得到關(guān)于甜菜領(lǐng)域的熱點(diǎn)主題。學(xué)術(shù)論文的關(guān)鍵詞是論文內(nèi)容高度的凝練，關(guān)鍵詞在不同文章的出現(xiàn)頻率可以揭示其在學(xué)科領(lǐng)域的研究意義[30]。本研究提取了2015—2020年發(fā)表的論文的關(guān)鍵詞，研究發(fā)現(xiàn)自2015年以來研究的熱點(diǎn)詞有甜菜種質(zhì)資源、鹽脅迫、褐斑病、產(chǎn)量數(shù)、栽培技術(shù)、功能分析、甜菜品種等。這與近些年國內(nèi)甜菜種植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有莫大的關(guān)系。近年來，不合理施肥導(dǎo)致甜菜種植區(qū)土地嚴(yán)重鹽堿化，大量土地重茬種植影響了甜菜產(chǎn)量，導(dǎo)致病害程度加重[31]。因此鹽脅迫、褐斑病和甜菜產(chǎn)質(zhì)量成為備受關(guān)注的問題。隨著國內(nèi)生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度的加大，未來土壤鹽堿化將是生態(tài)環(huán)境面臨的又一熱點(diǎn)問題[32]。因地制宜地結(jié)合生態(tài)農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)的新型農(nóng)業(yè)發(fā)展，甜菜種植的研究在推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)理念發(fā)展方面將具有重要的意義。

很多研究也把甜菜種質(zhì)資源作為研究熱點(diǎn)呈現(xiàn)，這一研究首先是為了讓作物適應(yīng)國內(nèi)多元化的氣候環(huán)境，其次在保護(hù)甜菜種子資源的前提下有利于保護(hù)物種多樣性，此外對(duì)甜菜種質(zhì)資源的開發(fā)有利于農(nóng)業(yè)種植和提高甜菜產(chǎn)質(zhì)量。

3.2 甜菜研究領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)情況

文獻(xiàn)計(jì)量統(tǒng)計(jì)到2015—2020年關(guān)于甜菜研究的論文發(fā)表量是2055篇，發(fā)表量較大的前9所機(jī)構(gòu)和高校共計(jì)發(fā)表712篇，占所有的發(fā)表論文的34.6%，說明這些機(jī)構(gòu)和科研單位在甜菜研究相關(guān)論文影響力上略顯優(yōu)勢(shì)。從機(jī)構(gòu)的地理分布上看，這些高校和科研機(jī)構(gòu)主要分布于西北、華北和東北地區(qū)，這些地區(qū)是國內(nèi)甜菜種植的主產(chǎn)區(qū)。不難看出，國內(nèi)高校關(guān)于農(nóng)業(yè)科學(xué)的研究結(jié)合了地方經(jīng)濟(jì)作物種植、服務(wù)于區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展。

4 結(jié)論

本次研究在考慮到單一數(shù)據(jù)庫收錄不全的提前下充分利用了CNKI和WOS數(shù)據(jù)庫，對(duì)有關(guān)甜菜領(lǐng)域研究在2015—2020年間發(fā)文量統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：（1）近5年來甜菜研究一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，未來的研究會(huì)以交叉學(xué)科和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)推進(jìn)為導(dǎo)向。（2）學(xué)科上未來依然傾向農(nóng)業(yè)科學(xué)和生命科學(xué)主導(dǎo)，同時(shí)新型化學(xué)材料和生態(tài)環(huán)境也會(huì)作為交叉學(xué)科在甜菜研究領(lǐng)域上開展，人工智能大數(shù)據(jù)導(dǎo)向下的智慧農(nóng)業(yè)將成為甜菜研究領(lǐng)域的創(chuàng)新點(diǎn)。（3）在近些年的研究中關(guān)于甜菜種質(zhì)資源開發(fā)和利用上，雖然國內(nèi)在甜菜育種探索及甜菜遺傳多樣性保護(hù)等方面報(bào)道較多，但有待培育適應(yīng)國內(nèi)種植的甜菜優(yōu)質(zhì)品種；在甜菜植物保護(hù)相關(guān)研究工作中，做了大量關(guān)于微生物病害防治的工作，對(duì)病菌侵染機(jī)理關(guān)注較少；在甜菜抗逆境生長研究上，對(duì)甜菜耐鹽堿及耐干旱的報(bào)道較多，對(duì)耐冷及耐澇等其他非生物脅迫的相關(guān)研究較少。