基于WOS的近10年全球腐植酸研究文獻計量分析

李 通 崔麗珍 劉亭亭 宋秀芳，4*

1 中國科學院大學 北京 100049

2 格里菲斯大學地球健康和糧食安全中心 布里斯班 澳大利亞 4111

3 中國航空制造技術(shù)研究院 北京 100024

4 中國科學院文獻情報中心 北京 100190

腐植酸是動植物殘體經(jīng)微生物分解和轉(zhuǎn)化以及一系列地球生物化學過程而生成的一類高分子聚合有機物質(zhì)的總稱[1～3]。在環(huán)境治理、生態(tài)修復、污染治理、化工工藝、醫(yī)藥和農(nóng)林園藝等多領(lǐng)域應用廣泛[4，5]。腐植酸的結(jié)構(gòu)特點、分子特性、實踐應用等已有大量研究文獻，對系統(tǒng)全面認識這類物質(zhì)的特征譜系起到了重要作用。目前我國關(guān)于腐植酸結(jié)構(gòu)、分子等基礎(chǔ)研究與實踐應用的報道雖多，但缺乏對腐植酸國際整體態(tài)勢的分析。為此，本研究以2011—2020年間Web of Science（WOS）數(shù)據(jù)庫中收錄的相關(guān)英文文獻為研究樣本，采用文獻計量分析法和可視化知識網(wǎng)絡分析方法，對文獻的產(chǎn)出規(guī)律及當前研究態(tài)勢進行了系統(tǒng)分析。

文獻計量學可以幫助從文獻中找尋整個研究領(lǐng)域的研究重點和未來發(fā)展趨勢[6～9]。文獻計量學以科技文獻的各種外部特征為研究對象，運用數(shù)理統(tǒng)計方法對某一學科領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展趨勢進行描述、評價和預測，并輸出量化的信息結(jié)果[10，11]。結(jié)果主要通過知識地圖的形式將學科的發(fā)展過程、研究現(xiàn)狀、研究熱點和前沿趨勢進行可視化。文獻計量學在許多領(lǐng)域均被廣泛使用，在學科評審中占據(jù)重要地位[11]。

本研究基于WOS 數(shù)據(jù)庫[12]，采用文獻計量學方法，結(jié)合VOSviewer 軟件和R 軟件（Biblioshiny），對腐植酸的研究領(lǐng)域、研究結(jié)果等研究信息進行全面解析。本研究目的是了解當前國際上腐植酸研究發(fā)展動態(tài)，明確當前研究的熱點。

1 材料和方法

由美國科學索引研究所（ISI）開發(fā)的WOS 是目前應用較為廣泛的引文數(shù)據(jù)庫，涵蓋了世界上最重要、最具有影響力的研究成果。本研究以WOS科學引文索引擴展版（SCI-E）為數(shù)據(jù)源，采用高級檢索的方法，以“TS=humic AND TS=acid*”為檢索對象，檢索周期為2011—2020年的英文“article”和“review”文獻。經(jīng)篩選和提煉，共得到14839 條記錄，包含作者、標題、來源出版物、摘要和引用的參考文獻。

采用Microsoft Excel、Biblioshiny 和VOSviewer軟件對數(shù)據(jù)進行處理、分析和可視化。VOSviewer是基于JAVA（計算機編程語言）的免費軟件，由荷蘭萊頓大學科技研究中心（CWTS）的Van Eck 和Waltman 于2009年開發(fā)[13]。它可以對文檔知識單元進行關(guān)系構(gòu)建和可視化分析，可以繪制科學知識圖譜，并可以顯示知識領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)、演變和合作之間的關(guān)系。結(jié)果圖包括網(wǎng)絡可視化、疊加可視化和項目（如國家、機構(gòu)、期刊、關(guān)鍵詞等）密度可視化。在項目密度可視化中相鄰項目越多、相鄰項目權(quán)重越高的點就越接近紅色。反之，其顏色會更接近于藍色。Biblioshiny 是基于R 語言可以在一個互動的網(wǎng)絡界面上完成相關(guān)的科學測量和可視化分析[14]，可對研究國家、機構(gòu)、期刊和重要作者等進行系統(tǒng)的分析的一個包。其中核心期刊的確定是根據(jù)Bradford’s Law運算，可以幫助研究者尋找有影響力的核心期刊。根據(jù)普萊斯定律，對核心作者群進行分析，進一步探討作者發(fā)表的文獻數(shù)量，其計算公式：，Nmin指發(fā)文量最低作者的文獻數(shù)量；Nmax指發(fā)文量最高作者的文獻數(shù)量（如果一個作者發(fā)文量大于Nmin，那么該作者就是核心作者）[13]。

2 結(jié)果與分析

利用VOSviewer 軟件和Biblioshiny 包對2011—2020年間與腐植酸研究相關(guān)的14839 篇英文文獻的時間分布、研究作者、研究機構(gòu)、文獻期刊、研究重點、主題變化等進行統(tǒng)計和可視化。具體結(jié)果如表1 所示：近10年的文獻年均增長率高達4.92%，共有125 個國家參與腐植酸研究，涉及6308 個研究機構(gòu)，1607 種文獻期刊，17990 個關(guān)鍵詞，相關(guān)作者32350 位，其中作者間的合作指數(shù)為2.21。

表1 所有文獻的基本統(tǒng)計數(shù)據(jù)Tab.1 Basic statistical data of all literatures

2.1 文獻數(shù)量的時間序列分析

圖1 為時間上的動態(tài)變化的年發(fā)表文獻數(shù)。結(jié)果顯示2011—2020年間全球腐植酸年文獻數(shù)量變化呈現(xiàn)整體上升趨勢，其中2017—2020年間文獻發(fā)表數(shù)量大幅增加，2019年度發(fā)表數(shù)量達到峰值1951 篇?？v觀全球發(fā)展趨勢，腐植酸研究呈現(xiàn)穩(wěn)定的近指數(shù)增長趨勢，世界腐植酸研究將進入一個高速發(fā)展期。

圖1 2011—2020年腐植酸研究文獻年發(fā)表量的時間趨勢Fig.1 Time trend of annual publication on humic acid research literatures from 2011 to 2020

2.2 研究學科

根據(jù)WOS 分類領(lǐng)域的學科分布結(jié)果，全球腐植酸研究領(lǐng)域已從2011年的92 個領(lǐng)域增加至2020年的147 個。主要集中于環(huán)境科學、工程環(huán)境、工程化學、水資源、化學多學科、土壤科學、材料科學多學科、地球化學和地球物理學等領(lǐng)域。在14839 篇文獻中，前3 個研究領(lǐng)域文獻數(shù)量為12261 篇，約占總數(shù)的82.62%，這表明全球腐植酸研究內(nèi)容主要集中于環(huán)境科學及其應用科學方面，其學科特點呈現(xiàn)出跨學科整合的趨勢（圖2）。

圖2 2011—2020年WOS 中關(guān)于腐植酸研究的前15 個主要研究領(lǐng)域Fig.2 Top 15 main research fields in WOS on humic acid research studies during 2011-2020

2.3 研究國家和機構(gòu)

通過分析，全世界有120 個國家開展與腐植酸相關(guān)的研究工作（圖3），就國家分布而言，發(fā)表量前5的國家分別是中國（5860）、美國（2340）、德國（705）、俄羅斯（575）和加拿大（548）。該圖還可看出在非洲等地研究較少，特別是中非、南非，這些地區(qū)將是未來研究的潛在發(fā)展地區(qū)（從學科均衡綜合發(fā)展和世界科學研究地區(qū)共享發(fā)展現(xiàn)實必要角度理解）。除文獻數(shù)量，國家合作中心性（網(wǎng)絡鏈接強度）也可作為衡量一個國家研究實力的指標之一。中心性排名前5的國家是中國、美國、印度、加拿大和俄羅斯。其中中國與德國、加拿大、澳大利亞和日本等34 個國家有合作，美國與中國、巴西、澳大利亞等20 多個國家有合作（圖4）。

圖3 世界120 個國家關(guān)于腐植酸研究的文獻分布Fig.3 Literatures distribution of humic acid research in 120 countries in the world

圖4 國家間合作研究腐植酸的網(wǎng)絡分析Fig.4 Network analysis of humic acid research cooperation among countries

發(fā)表文獻數(shù)量最多的前20 家機構(gòu)見圖5，組織合作關(guān)系密度見圖6。腐植酸研究具有規(guī)模大、范圍廣特點，涉及6380 個的研究機構(gòu)和合作者。圖5 顯示發(fā)表文獻量前20的機構(gòu)，其中中國科學院、俄羅斯科學院和法國國家科學研究中心位列前三，其文獻發(fā)表量占腐植酸總發(fā)文量的12.69%。中國科學院的發(fā)文量顯著高于其他研究機構(gòu)，是世界腐植酸研究領(lǐng)域的重要機構(gòu)，是國際學術(shù)研究的核心（圖6）。對數(shù)據(jù)進一步分析表明，生態(tài)環(huán)境研究中心、南京土壤研究所和廣州地球化學研究所是中國科學院在腐植酸研究領(lǐng)域產(chǎn)出最多的3 個機構(gòu)。

圖5 發(fā)表文獻數(shù)量最多的前20 家機構(gòu)Fig.5 Top 20 institutions with the highest number of published literatures

圖6 重要出版機構(gòu)間的合作網(wǎng)絡密度分析Fig.6 Analysis of cooperation network density among important publishing institutions

2.4 文獻期刊

已出版期刊的分布可以為學者發(fā)表文獻選擇合適的期刊提供參考[11]。腐植酸研究的發(fā)表涉及1658 種SCI 期刊，其中已發(fā)表期刊的平均文獻數(shù)為8.9，排名前3的期刊分別是Environmental Science Technology、Chemosphere和Science of the Total Environment。表2 中列出了2011—2020年刊發(fā)文量前15的期刊（5095 篇，34.3%）。

2.5 研究作者

將研究作者進行分析，發(fā)文量前5的作者分別是Xing Baoshan（邢寶山，80），Gao Baoyu（高寶玉，76），Chen Wei（陳衛(wèi)，65），Yue Qinyan（岳欽艷，59），Ma Jun（馬軍，58）。引文統(tǒng)計通常被用來評價學術(shù)期刊的相對影響力。Xing Baoshan（邢寶山，3048，38.04），Hayat Tasawar（2540，49.80），Ma Jun（馬軍，2020，34.83）和Chen Wei（陳衛(wèi)，2004，30.83）4 位作者的引用次數(shù)和單篇引用次數(shù)較高，表明這些作者不僅有大量的文獻發(fā)表，并且在該領(lǐng)域具有重要的影響力。

使用普萊斯定律對核心作者群體進一步分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)表過7 篇以上腐植酸文獻作者是核心作者，該領(lǐng)域的核心作者有774 位，表3 顯示發(fā)文量前15的作者。其中有10 位來自中國的研究機構(gòu)，僅有5 位來自其他國家，這也表明中國腐植酸主題的相關(guān)研究正在引領(lǐng)全球的發(fā)展。

這些文獻涉及32350 名作者。有158 位獨立作者，發(fā)表了254 篇文獻，其余10677 名作者為共同作者，合作指數(shù)為2.21。總體來看平均每位作者貢獻0.45 篇文獻，每篇文獻平均有2.18 人次作者。圖7 表明腐植酸研究是一個多作者合作研究，同時作者合作密度圖紅色部分也展現(xiàn)了具有重要合作關(guān)系和高鏈接強度的作者，鏈接強度表示該作者與其他作者之間的合作關(guān)，系值越大代表關(guān)系越緊密，合作網(wǎng)絡密度也就越高。如表3 所示，鏈接強度最高的3 位作者是：Xing Baoshan（邢寶山，4004.23），Hayat Tasawar（2867.32），Chen Wei（陳衛(wèi)，2749.42）。

2.6 高引文分析

引文次數(shù)在一定程度上可以反映文獻在某一領(lǐng)域的地位和影響[9]。從腐植酸文獻引用次數(shù)排名前10的文獻來看（表4），“Heavy metal removal from water/wastewater by nanosized metal oxides:a review”引文次數(shù)最高，為1340 次；其次是“Few-layered graphene oxide nanosheets as superior sorbents for heavy metal ion pollution management”，引文次數(shù)為1193 次；再次是“The use of zero-valent iron for groundwater remediation and wastewater treatment:a review”，引文次數(shù)為850 次。

3 結(jié)論

以腐植酸“humic acid”作為研究主題，通過WOS 數(shù)據(jù)庫檢索出相關(guān)主題英文文獻14839 篇，采用文獻計量方法進行統(tǒng)計分析。發(fā)現(xiàn)2011—2020年間腐植酸文獻呈現(xiàn)近指數(shù)的穩(wěn)定增長趨勢，涉及125 個研究國家，6308 個研究機構(gòu)，1658 種載文期刊，參與文獻發(fā)表的作者更是高達32350位，共涉及17990 個關(guān)鍵詞。從研究領(lǐng)域上看，腐植酸研究主要集中于環(huán)境科學、工程環(huán)境、工程化學等領(lǐng)域，覆蓋領(lǐng)域達147 個。從研究國家來看，對腐植酸研究前3 位的國家是中國、美國和德國，也是合作密度較高的國家，非洲地區(qū)的國家基本沒有涉及相關(guān)領(lǐng)域的研究。從研究機構(gòu)來看，中國科學院具有國際領(lǐng)先地位，不論是文獻發(fā)表的數(shù)量還是質(zhì)量（影響力），均處于國際腐植酸研究的學術(shù)核心地位。從載文期刊來看，已發(fā)表期刊的平均文獻數(shù)為3.5，排名前3的期刊是Environmental Science Technology、Chemosphere和Science of the Total Environment。從文獻研究作者來看，文獻數(shù)量最多的前3 位作者分別是Xing Baoshan（邢寶山）、Gao Baoyu（高寶玉）、Chen Wei（陳衛(wèi)），而Hayat Tasawar 文獻單篇引用次數(shù)超45 次。從高引文分析來看，被引用次數(shù)較多的文獻主要集中在環(huán)境和化學領(lǐng)域，這與全球腐植酸行業(yè)整體發(fā)展的趨勢相符合。

本研究揭示了世界范圍內(nèi)有關(guān)腐植酸研究的文獻發(fā)表模式和發(fā)展狀況。通過對腐植酸相關(guān)文獻的分析，提供了當前研究發(fā)展趨勢，確定了重要機構(gòu)、載文期刊和重要作者及學術(shù)熱點。這些文獻的系統(tǒng)分析對于科研人員深入了解腐植酸研究的國際態(tài)勢發(fā)展具有重要科學價值。