苧麻研究領(lǐng)域知識(shí)圖譜分析

高磊，崔國賢，彭劍，李金，曹曉蘭*

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與智能科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)苧麻研究所，湖南 長沙 410128）

苧麻，蕁麻科苧麻屬多年生宿根性草本植物。苧麻葉是蛋白質(zhì)含量較高、營養(yǎng)豐富的飼料；苧麻根含有藥用成分“苧麻酸”，有補(bǔ)陰、安胎、治產(chǎn)前產(chǎn)后心煩，以及治疔瘡等作用；麻骨可作造紙?jiān)?，或制造家具和板壁等多種用途的纖維板，麻骨還可釀酒、制糖；麻殼可脫膠提取纖維，供紡織、造紙或修船填料之用。鮮麻皮上刮下的麻殼，可提取糠醛，而糠醛是化學(xué)工業(yè)的精煉溶液劑，又是樹脂塑料。中國苧麻種植面積及原麻總產(chǎn)量占世界的90%以上。苧麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展在豐富紡織品市場、擴(kuò)大外貿(mào)出口規(guī)模、推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造等方面具有極其重要的意義［1-3］。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是以文獻(xiàn)體系和文獻(xiàn)計(jì)量特征為研究對象，采用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等計(jì)量方法研究文獻(xiàn)情報(bào)的分布結(jié)構(gòu)、數(shù)量關(guān)系、變化規(guī)律和定量管理，進(jìn)而探討科學(xué)技術(shù)的結(jié)構(gòu)、特征和規(guī)律的一門學(xué)科［4］。

知識(shí)圖譜用各種不同的圖形展現(xiàn)知識(shí)之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，同時(shí)顯示知識(shí)領(lǐng)域的發(fā)展和變化過程。通過對知識(shí)的挖掘、分析進(jìn)而進(jìn)行可視化，最終用圖譜的形式展示某一學(xué)科領(lǐng)域的主要研究內(nèi)容、發(fā)展歷史、前沿問題，使研究者對學(xué)科結(jié)構(gòu)、研究內(nèi)容、學(xué)科關(guān)系和研究熱點(diǎn)有清晰的把握，并可預(yù)測學(xué)科發(fā)展前沿和趨勢［5］。知識(shí)圖譜分析是將數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)量學(xué)、信息科學(xué)與可視化技術(shù)相結(jié)合的一種分析方法，在當(dāng)前大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下發(fā)展迅速，已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。比如趙浩含等［6］基于文獻(xiàn)計(jì)量的國家麻類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系發(fā)展態(tài)勢分析與建議，以知識(shí)圖譜可視化的方式分析出國家麻類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系在促進(jìn)多元主體職能分工、加強(qiáng)科研與產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)結(jié)合、促進(jìn)麻類學(xué)科縱向深入和橫向拓展、強(qiáng)化依托單位支撐能力等方面發(fā)揮了重要作用。

CitespaceV軟件以引文分析和知識(shí)圖譜可視化技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)與知識(shí)圖譜分析技術(shù)的融合，被用于識(shí)別某一科學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵文獻(xiàn)、熱點(diǎn)研究與前沿方向，探究學(xué)科之間的交互關(guān)系，對研究領(lǐng)域的學(xué)者做出評價(jià)［7］。

苧麻集生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益于一體，具有廣闊的應(yīng)用前景，當(dāng)前中國對苧麻相關(guān)文獻(xiàn)的計(jì)量學(xué)研究仍處于空白。本文擬以CNKI數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源，使用Citespace V（5.7.R2）知識(shí)圖譜工具，對國內(nèi)1992～2020年的苧麻研究文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析，統(tǒng)計(jì)發(fā)文數(shù)量、主要作者、主要研究機(jī)構(gòu)，并繪制文章作者的合作網(wǎng)絡(luò)圖譜，統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)發(fā)文量，建立研究熱點(diǎn)的關(guān)鍵詞共現(xiàn)、關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)分布和突現(xiàn)關(guān)系表，梳理苧麻研究的知識(shí)基礎(chǔ)及發(fā)展脈絡(luò)，揭示其研究熱點(diǎn)并預(yù)測其未來發(fā)展方向，以期為該領(lǐng)域后續(xù)的研究提供科學(xué)的參考和幫助。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)收集和整理

本文數(shù)據(jù)來源于CNKI數(shù)據(jù)庫。在該庫中，綜合考慮文獻(xiàn)的質(zhì)量、數(shù)量和覆蓋范圍，選擇“科學(xué)引文索引（Science Citation Index，SCI）來源期刊、工程索引（The Engineering Index，EI）來源期刊、北大核心、CSSCI來源期刊、CSCD來源期刊”作為文獻(xiàn)來源，檢索條件設(shè)置為“主題”，檢索詞設(shè)置為“苧麻”，時(shí)間段限制在1992～2020年，共檢索到1786條記錄?！吨袊闃I(yè)科學(xué)》作為苧麻領(lǐng)域的權(quán)威期刊，由于2000年后不屬于上述數(shù)據(jù)庫，所以單獨(dú)再將檢索條件設(shè)置為“主題”，檢索詞設(shè)置為“苧麻”，文獻(xiàn)來源設(shè)置為“中國麻業(yè)科學(xué)”，時(shí)間段限制在2000～2020年，檢索到676條記錄。通過人工剔除非相關(guān)文章及去重操作后，最終納入有效記錄文獻(xiàn)共計(jì)2089篇，將有效記錄以Refworks格式導(dǎo)出，并運(yùn)用Citespace V軟件完成數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。

1.2 知識(shí)圖譜分析工具

基于java平臺(tái)運(yùn)行的CiteSpace V軟件可以顯示知識(shí)單元或知識(shí)群之間網(wǎng)絡(luò)、互動(dòng)、交叉、演化或衍生等諸多隱含的復(fù)雜關(guān)系，并生成一系列可視化圖譜，以對相關(guān)領(lǐng)域的研究演化和發(fā)展前沿進(jìn)行探測［8］。本研究在 Citespace V參數(shù)設(shè)置中，時(shí)間跨度（Time Slicing）設(shè)為“1992～2020”，時(shí)間切片（Years Per Slice）設(shè)為 1，節(jié)點(diǎn)類型（Node Type）包括作者（Author）、機(jī)構(gòu)（Institution）、關(guān)鍵詞（Keyword），閾值（Top N）設(shè)為50。根據(jù)各節(jié)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置，分別導(dǎo)出年度發(fā)表文獻(xiàn)分布情況、研究人員合作情況、關(guān)鍵詞共現(xiàn)、關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖和突現(xiàn)關(guān)鍵詞的知識(shí)圖譜。

2 結(jié)果與分析

2.1 年度發(fā)表文獻(xiàn)分布

年度發(fā)表文獻(xiàn)的數(shù)量及變化趨勢總體反映了該領(lǐng)域的重要性和受關(guān)注程度。圖1顯示了從1992～2020年苧麻研究的年度發(fā)文量情況。結(jié)果顯示，本領(lǐng)域研究大致可分為三個(gè)階段。第一階段為1992～2003年，11年間有關(guān)苧麻的相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量波動(dòng)減少，2003年僅發(fā)表文章47篇，為最小值；第二階段為2004～2010年，年度發(fā)文量呈快速增長趨勢，并于2010年達(dá)到峰值，發(fā)表文章為103篇；第三階段為2011～2020年，年度發(fā)文量呈遞減趨勢。

圖1 苧麻研究發(fā)表文獻(xiàn)年度分布Fig.1 Annual distribution of ramie research publications

2.2 主要研究人員和研究機(jī)構(gòu)

以“Author”為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，生成888個(gè)節(jié)點(diǎn)、1872條連線的苧麻研究人員合作知識(shí)圖譜（圖2）。圖中每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表1位作者，納入圖譜的作者共計(jì)888人，節(jié)點(diǎn)字體越大表明該作者發(fā)文量越多，而作者之間的連線反映兩者之間的合作關(guān)系，連線距離越近表示合作關(guān)系越緊密。進(jìn)一步對發(fā)文量大于等于30篇的作者進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（表1），其中熊和平發(fā)表文章最多，達(dá)到66篇。

表1 苧麻研究發(fā)文量≥30篇的作者Table 1 Authors with more than 30 articles on ramie research

圖2 研究人員合作共現(xiàn)圖譜Fig.2 Corporation network of researchers

從圖中可以看出，當(dāng)前苧麻研究領(lǐng)域形成兩個(gè)比較大的合作團(tuán)隊(duì)，分別是以崔國賢、熊和平為核心的研究團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)內(nèi)部合作密切，團(tuán)隊(duì)之間的合作也比較緊密，這可能與這兩個(gè)團(tuán)隊(duì)所處同一市區(qū)有關(guān)。

對1992～2020年發(fā)文量靠前的機(jī)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和排名（表2），從表2中可知，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所發(fā)文量最多，達(dá)到360篇，其次為湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，發(fā)文176篇，東華大學(xué)位列第三，發(fā)文92篇。呈現(xiàn)出以中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所為核心機(jī)構(gòu)引領(lǐng)苧麻的研究與應(yīng)用。

表2 1992～2020年苧麻研究高產(chǎn)機(jī)構(gòu)排名Table 2 Ranking of ramie research institutions from 1992-2020

2.3 關(guān)鍵詞分析

2.3.1 共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞能代表文章的主題，而一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中，出現(xiàn)頻率高的關(guān)鍵詞就能代表該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，共詞分析法利用文獻(xiàn)集中詞匯對或名詞短語共同出現(xiàn)的情況，來確定該文獻(xiàn)集所代表學(xué)科中各主題之間的關(guān)系［9］。

以“Keyword”為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，得到關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜（圖3）。圖譜中共現(xiàn)關(guān)鍵詞有820個(gè)，按頻次降序排序，統(tǒng)計(jì)頻次≥10的關(guān)鍵詞，共有28個(gè)（表3），除去檢索詞苧麻外，頻次前五的關(guān)鍵詞依次是苧麻纖維、苧麻織物、復(fù)合材料、麻纖維、力學(xué)性能。一般認(rèn)為，中心性＞0.1的節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中有重要的位置，在知識(shí)結(jié)構(gòu)的演變中扮演重要的角色。在表3中，中心性＞0.1的關(guān)鍵詞有麻纖維（0.17）、苧麻纖維（0.14）、復(fù)合材料（0.11）。

表3 關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)主信息表Table 3 The main information table of keywords co-occurrence network

圖3 苧麻研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜Fig.3 Ramie research keywords co-occurrence graph

以關(guān)鍵詞為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的圖譜分析可以直接反映當(dāng)前苧麻研究的熱點(diǎn)。通過對關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，研究主要集中在苧麻作為紡織原料方面，苧麻纖維、苧麻織物是出現(xiàn)頻次最高的關(guān)鍵詞，其次是苧麻在復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用、力學(xué)性能之類的研究。

2.3.2 分布時(shí)區(qū)分析

本文在關(guān)鍵詞圖譜的基礎(chǔ)上繪制時(shí)區(qū)分布圖（圖4），該圖將頻次較高的關(guān)鍵詞首次出現(xiàn)的年份進(jìn)行排列，反映了苧麻研究領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢。從圖中可以看出，1992～2000年期間，對苧麻的服用特性的研究較多，苧麻纖維、苧麻織物等關(guān)鍵詞頻次較高，2000年以后，苧麻的研究熱點(diǎn)為生物工程和飼用研究，其中復(fù)合材料、力學(xué)性能、飼用苧麻等關(guān)鍵詞頻次較高。

圖4 苧麻研究時(shí)區(qū)分布Fig.4 Research on time zone distribution of ramie

2.3.3 關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析

突現(xiàn)詞是指在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)頻率驟增的關(guān)鍵詞，突發(fā)強(qiáng)度則是指在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)頻率驟增的強(qiáng)度，對突現(xiàn)詞和突發(fā)強(qiáng)度分析可以體現(xiàn)研究前沿演進(jìn)路徑和交互關(guān)系［10］。在苧麻領(lǐng)域的關(guān)鍵詞突現(xiàn)中共出現(xiàn)25個(gè)突現(xiàn)詞（表4），其中，突發(fā)強(qiáng)度前5的關(guān)鍵詞為麻纖維、飼用苧麻、纖維支數(shù)、苧麻疫霉和產(chǎn)業(yè)化。

表4 關(guān)鍵詞突現(xiàn)Table 4 Keywords with citation bursts

從表中可以看出，21世紀(jì)之前，苧麻領(lǐng)域的研究主要集中在苧麻的服用特性，對苧麻織物、纖維品質(zhì)、纖維支數(shù)研究較多，而在進(jìn)入21世紀(jì)之后，對苧麻纖維的物理特性，以及生物工程方面的研究日益增多，苧麻在復(fù)合材料的應(yīng)用以及植物修復(fù)等方向的研究成為熱點(diǎn)。從2017年開始，飼用苧麻成為研究熱點(diǎn)，苧麻在飼料方面的用途開始被推廣。

3 討論

本研究主要考察苧麻在國內(nèi)的研究現(xiàn)狀，從1992～2003年，苧麻領(lǐng)域發(fā)文量波動(dòng)減少，在90年代初期、中期和末期，先后刮過三次“麻風(fēng)病”，中國的苧麻種植業(yè)和苧麻紡織業(yè)都付出了沉重的代價(jià)［11-12］，苧麻領(lǐng)域的研究也處于低迷狀態(tài)；從2004～2010年，苧麻發(fā)文量快速增長，結(jié)合苧麻研究時(shí)區(qū)分布圖來看，這一階段隨著對苧麻的物理生物特性等方向研究興起，以及2008年國家麻類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的建設(shè)，苧麻領(lǐng)域研究取得了快速的進(jìn)展；但2010～2020年這一階段，雖然發(fā)文量仍處于較高水平，但整體呈下降趨勢，這可能與近年來耕地面積的減少以及化纖、棉花等纖維材料的擠壓、苧麻種植規(guī)模顯著減小有關(guān)。苧麻化學(xué)脫膠污染環(huán)境，苧麻脫膠廠消失或整頓，也是苧麻發(fā)展下行的原因之一。

近年來隨著人工智能等新興技術(shù)的發(fā)展，利用無人機(jī)以及機(jī)器學(xué)習(xí)算法對苧麻進(jìn)行圖像識(shí)別，基于深度學(xué)習(xí)建立苧麻的數(shù)字模型、基于自然語言處理建立農(nóng)業(yè)知識(shí)問答系統(tǒng)等方向是值得我們?nèi)ヌ剿鞯?，結(jié)合各種新興技術(shù)是苧麻等作物未來重要的研究方向。

本文采用CiteSpace軟件主要對CNKI中文數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析，對國內(nèi)苧麻相關(guān)研究進(jìn)行關(guān)注，由于納入文獻(xiàn)樣本數(shù)量有限，并且經(jīng)過人為篩選出與主題不相關(guān)的文獻(xiàn)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果可能會(huì)存在主觀性。

4 結(jié)論

本文在CNKI數(shù)據(jù)庫中選取1992～2020年以“苧麻”為主題的國內(nèi)研究期刊文獻(xiàn)，利用知識(shí)圖譜可視化分析對苧麻研究的發(fā)文量、主要作者、熱點(diǎn)前沿等進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計(jì)分析，提出苧麻發(fā)展需依托新興技術(shù)，與智能農(nóng)業(yè)相結(jié)合這一方面可作為研究重點(diǎn)，對麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著重要的意義。