基于文獻(xiàn)計(jì)量的雜草生物學(xué)及安全防控學(xué)科發(fā)展態(tài)勢(shì)分析

于 超，成 平，李祖任，張 哲 ，羅建軍

（1.湖南省農(nóng)業(yè)信息與工程研究所，湖南省智慧農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙410125；2.湖南省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究所，雜草生物學(xué)及安全防控湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410125，3.湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

農(nóng)田雜草嚴(yán)重影響農(nóng)作物的產(chǎn)量，為了有效控制雜草的發(fā)生量，平衡農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，使農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，合理應(yīng)用雜草資源并高效防控有害雜草成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要課題。雜草生物學(xué)及安全防控是一門研究農(nóng)田草害高效治理、除草劑安全性、水田雜草防控等雜草與農(nóng)田之間相互關(guān)系的學(xué)科，屬于植物保護(hù)的一個(gè)分支學(xué)科。與國(guó)際雜草生物學(xué)研究相比，我國(guó)雜草生物學(xué)研究在雜草稻生物學(xué)、寄生雜草生物學(xué)機(jī)制、外來雜草快速適應(yīng)性演化機(jī)制等領(lǐng)域的研究處于國(guó)際先進(jìn)水平，但總體還處于趕超階段，為提升我國(guó)雜草科學(xué)研究水平，加強(qiáng)雜草科學(xué)國(guó)際間合作研究是非常必要的[1-3]?；诖?，筆者擬通過文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法了解并分析全球雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢(shì)，以期為該領(lǐng)域研究發(fā)展提供知識(shí)服務(wù)和數(shù)據(jù)支撐。

一直以來，學(xué)科發(fā)展態(tài)勢(shì)分析的研究在其他學(xué)科均有文獻(xiàn)回溯[4-12]，但針對(duì)雜草生物學(xué)及安全防控學(xué)科發(fā)展態(tài)勢(shì)的研究分析并不多見。該研究基于Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)，采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，利用VOSviewer分析軟件，對(duì)2012—2021年近10 a雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行檢索分析，通過國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，從而獲取科學(xué)發(fā)展動(dòng)態(tài)，挖掘?qū)W科研究熱點(diǎn)，以期為科研工作者與決策者提供參考，為我國(guó)雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域研究提供幫助。

1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)來源于Web of Science?核心合集中的Science Citation Index-Expanded（SCIE，科學(xué)引文索引），數(shù)據(jù)采集時(shí)間跨度是2012—2021年，根據(jù)雜草生物學(xué)研究、雜草抗藥性研究、除草劑藥害研究、雜草防控研究4個(gè)領(lǐng)域確定檢索需要的英文關(guān)鍵詞，數(shù)據(jù)檢索下載時(shí)間為2022年9月6日。檢索式 1：雜草生物學(xué)相關(guān)檢索詞，檢索結(jié)果為 10 775 條；檢索式 2：雜草抗藥性檢索詞，檢索結(jié)果為 11 446 條；檢索式 3：除草劑藥害檢索詞，檢索結(jié)果為 3 534 條；檢索式4：雜草防控檢索詞，檢索結(jié)果為 15 874 條。4個(gè)檢索式組配后獲得 26 227篇相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)一步篩選去重后獲得26 000 篇相關(guān)文獻(xiàn)。

1.2 分析方法

文獻(xiàn)計(jì)量法利用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)，針對(duì)某一領(lǐng)域?qū)W科的當(dāng)前成果產(chǎn)出，從多載體、多維度分析學(xué)科態(tài)勢(shì)發(fā)展的方向及動(dòng)態(tài)情況。該研究借助VOSviewer分析軟件進(jìn)行分析，基于文獻(xiàn)引用、文獻(xiàn)耦合、共同引用或共同作者等關(guān)系來構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)[4-9]，用重要知識(shí)術(shù)語共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和可視化分析，從而獲取科學(xué)發(fā)展動(dòng)態(tài)、挖掘?qū)W科研究熱點(diǎn)等。

2 結(jié)果與分析

2.1 逐年發(fā)文數(shù)量

近10 a來雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域發(fā)表的SCI論文數(shù)量變化趨勢(shì)如圖1顯示，2012—2021年共收錄雜草生物學(xué)及防控領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)共26 000 篇，論文數(shù)量呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢(shì)，逐年變化率為0.24%、0.05%、11.09%、5.30%、3.66%、12.68%、3.67%、15.25%、6.67%。由此可見，從 2015年開始該領(lǐng)域論文發(fā)表數(shù)量顯著增加，尤其是2015 年、2018 年、2020 年這3 a的論文年增長(zhǎng)率均超過了10%；且與2012年相比，2021年發(fā)表的論文數(shù)量增加了 74.63%。這表明，近10 a國(guó)際上學(xué)術(shù)界對(duì)雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域給予了持續(xù)性關(guān)注，開展了大量工作，取得了顯著成果。

圖1 2012—2021 年雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域SCI論文的發(fā)文量

2.2 高發(fā)文機(jī)構(gòu)

統(tǒng)計(jì)顯示，近10 a來雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域發(fā)文量最高的機(jī)構(gòu)是美國(guó)農(nóng)業(yè)部，共發(fā)文968篇，發(fā)文量占比3.72%；中國(guó)科學(xué)院在該領(lǐng)域共發(fā)文499篇，其第一作者發(fā)文量排名第二，通信作者發(fā)文量排名第一，是該領(lǐng)域?qū)嵙^強(qiáng)勁的科研機(jī)構(gòu)；佛羅里達(dá)大學(xué)在該領(lǐng)域共發(fā)文433篇，排名第三，其第一作者發(fā)文量排名第一，通信作者發(fā)文量排名第二；第一作者發(fā)文量與通信作者發(fā)文量排名第三的機(jī)構(gòu)均為中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院。發(fā)文排名前二十的機(jī)構(gòu)中，美國(guó)機(jī)構(gòu)有6家，中國(guó)機(jī)構(gòu)有5家，加拿大、澳大利亞、巴西機(jī)構(gòu)各有2家，其余機(jī)構(gòu)來自法國(guó)、西班牙、巴基斯坦，表明這些國(guó)家在雜草生物學(xué)及防控領(lǐng)域保持著較先進(jìn)的研究水平，其中美國(guó)機(jī)構(gòu)與中國(guó)機(jī)構(gòu)在這個(gè)研究領(lǐng)域占有重要的位置，這些機(jī)構(gòu)的屬性大部分為高校、科研院所以及國(guó)家政府相關(guān)部門。

2.3 來源國(guó)家/地區(qū)

雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域文獻(xiàn)來源排名前十的國(guó)家/地區(qū)如圖2所示，美國(guó)在該領(lǐng)域發(fā)文較多，第一作者共發(fā)文5 034篇，通信作者發(fā)文5 144篇，均居第一位；中國(guó)第一作者發(fā)文 3 857篇，通信作者發(fā)文3 826篇，均排第二位；巴西第一作者發(fā)文2 123篇，通信作者發(fā)文2 095篇，均排第三位。另外，印度、澳大利亞、西班牙、加拿大等國(guó)家也是該領(lǐng)域發(fā)文比較多的國(guó)家，有著較多的成果產(chǎn)出。

圖2 2012—2021 年雜草生物學(xué)及防控領(lǐng)域文獻(xiàn)來源排名前十的國(guó)家

2.4 高發(fā)文刊物

如表1所示，收錄雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域論文最多的期刊是《WEED TECHNOLOGY》，2012—2021年收錄該領(lǐng)域論文987篇，該刊2021年的影響因子為1.807；排名第二的是《WEED SCIENCE》，收錄相關(guān)論文672篇，該刊2021年影響因子為2.580；排名第三的是《PLANTA DANINHA》，收錄相關(guān)論文625篇，該刊2021年影響因子為0.857。該領(lǐng)域收錄文獻(xiàn)排名前十的出版物中《SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT》的影響因子最高，其2021年影響因子為10.753。

表1 2012—2021 年收錄雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域高發(fā)文前十的出版物

2.5 高被引論文

雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域文獻(xiàn)排名前十的高被引論文如表2所示，排名第一的文章是來自捷克科學(xué)院、布拉格查理大學(xué)、林肯大學(xué)與西班牙國(guó)家研究委員會(huì)共同發(fā)表的《A global assessment of invasive plant impacts on resident species, communities and ecosystems:the interaction of impact measures, invading species' traits and environment》，被引頻次804次，影響因子為13.211；排名第二位的文章是來自 Benbrook Consulting Service 的《Trends in glyphosate herbicide use in the United States and globally》，被引頻次770次，影響因子5.481；阿肯色大學(xué)費(fèi)耶特維爾分校發(fā)表的文章《Reducing the Risks of Herbicide Resistance: Best Management Practices and Recommendations》被引頻次排名第三，影響因子為2.580。

表2 2012—2021 年雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域被引頻次排名前十的論文

2.6 文獻(xiàn)類型

由圖3可知，在這26 000篇文獻(xiàn)中，包括研究型論文、綜述、編輯性材料、會(huì)議摘要等；其中，研究型論文24 063篇，占比92.55%；綜述1 603篇，占比6.17%；會(huì)議摘要134篇，占比0.51%；其他類型文獻(xiàn)（編輯性材料、包括、新聞條目、致編輯信、參考文獻(xiàn)、傳記條目、撤稿）共200篇，占比0.77%；由此可知，研究型論文占據(jù)著主導(dǎo)地位。

2.7 研究前沿與熱點(diǎn)分析

基于VOSviewer關(guān)鍵詞共現(xiàn)聚類圖和熱力圖可以客觀地判斷出雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域近10 a的研究熱點(diǎn)。將web of science上檢索到的26 000條英文數(shù)據(jù)導(dǎo)入VOSviewer，選擇關(guān)鍵詞分析選項(xiàng)中的共現(xiàn)分析選項(xiàng)，為使圖譜更具可觀性，僅選擇出現(xiàn)次數(shù)在5次以上（含5次）的關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗后，符合條件的關(guān)鍵詞共8 222個(gè)，由圖4可知，2012—2021 年間雜草生物學(xué)及防控領(lǐng)域的關(guān)鍵詞形成了5個(gè)聚類：聚類1為紅色，重要熱點(diǎn)詞有herbicide、glyphosate、pesticide、soil、atrazine、toxicity、water、degradation、oxidative stress、exposure等；聚類2為綠色，重要熱點(diǎn)詞有management、weeds、plant、diversity、impact、biological control、evolution、temperature、biodiversity、community等；聚類3為藍(lán)色，重要熱點(diǎn) 詞 有weed control、herbicide resistance、resistance、population、mechanism、metabolism、tolerance、interference、efficacy、translocation、glyphosate resistance、glycine max、cross resistance、mutation等；聚類4為黃色，重要熱點(diǎn)詞有g(shù)rowth、rice、germination、allelopathy、identification、phytotoxicity、response、acid、allelochemical等；聚類5為紫色，重要熱點(diǎn)詞有yield、system、crop、weed management、wheat、competition、nitrogen、tillage、maize、cover crop、integrated weed management等。

圖 3 2012—2021年雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域文獻(xiàn)類型

從圖4上高頻詞可以看出，雜草生物學(xué)及防控領(lǐng)域的研究多體現(xiàn)在安全性除草劑，其中研究較多的為草甘膦與阿特拉津除草劑，另外對(duì)抗除草劑、植物保護(hù)、除草劑藥害、環(huán)境影響等的研究也是熱點(diǎn)。雜草生物學(xué)及防控領(lǐng)域研究偏向安全、可持續(xù)性的農(nóng)業(yè)發(fā)展。

圖4 基于關(guān)鍵詞共現(xiàn)的雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域研究熱點(diǎn)聚類

3 討論與展望

該研究聚焦全球雜草生物學(xué)及安全防控學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢(shì)，基于Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)2012—2021年10 a間雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域的研究文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，從逐年發(fā)文數(shù)量、高發(fā)文機(jī)構(gòu)、來源國(guó)家/地區(qū)、高發(fā)文出版物、高被引論文、文獻(xiàn)類型等6個(gè)角度，通過文獻(xiàn)分析揭示了該學(xué)科領(lǐng)域10 a以來的發(fā)展態(tài)勢(shì)與研究熱點(diǎn)。

（1）從整體發(fā)展態(tài)勢(shì)來看，全球雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域研究近10 a來處于比較活躍的研究狀態(tài)。發(fā)文數(shù)量呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)，10 a間文獻(xiàn)數(shù)量增加了74.63%，其中美國(guó)的發(fā)文量遙遙領(lǐng)先，以中國(guó)科學(xué)院、佛羅里達(dá)大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院、昆士蘭大學(xué)等機(jī)構(gòu)為代表形成了一批推動(dòng)雜草生態(tài)學(xué)及安全防控領(lǐng)域研究發(fā)展的領(lǐng)先力量。目前，中國(guó)的發(fā)文總量雖然排名第二，但從文章影響因子與被引頻次來看，與其他領(lǐng)先國(guó)家還存在一定差距，整體水平有待提升。

（2）從研究前沿與熱點(diǎn)來看，關(guān)于除草劑安全性的研究較為突出，尤其是針對(duì)外來入侵植物的安全防控方面是重點(diǎn)。而外來植物入侵是一個(gè)全球性的問題，對(duì)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、健康都有巨大影響。中國(guó)各省市地區(qū)一直非常關(guān)注外來入侵病蟲及雜草的普查和防控工作。從近10 a的發(fā)展來看，雜草生物學(xué)及安全防控學(xué)科的研究成果在外來入侵植物和本土雜草的生物防控上發(fā)揮了重要作用，其研究熱點(diǎn)與社會(huì)、生態(tài)、環(huán)境等問題密切相關(guān)。但隨著雜草對(duì)除草劑產(chǎn)生抗性的速度越來越快，僅使用除草劑防治雜草是不可持續(xù)的，準(zhǔn)確了解雜草的生態(tài)學(xué)和生物學(xué)習(xí)性對(duì)于確定最合適自身區(qū)域的非化學(xué)防控技術(shù)至關(guān)重要。

（3）外來雜草入侵一定程度上增加了雜草的多樣性，國(guó)外對(duì)抗性雜草的研究也越來越深入，尤其是在雜草產(chǎn)生抗性后如何治理仍然是長(zhǎng)期關(guān)注的熱點(diǎn)[13-18]。中國(guó)在雜草稻生物學(xué)、寄生雜草生物學(xué)機(jī)制、外來雜草快速適應(yīng)性演化機(jī)制等領(lǐng)域的研究成果已達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，但在雜草基因組學(xué)、雜草抗藥性、外來雜草入侵生物學(xué)、化學(xué)及防治技術(shù)、雜草生物防除技術(shù)、農(nóng)田雜草演替與成災(zāi)機(jī)制等領(lǐng)域的研究成果還相對(duì)薄弱，需要更深入了解國(guó)內(nèi)外該學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，并加強(qiáng)國(guó)際間的學(xué)術(shù)交流、合作研究和跨學(xué)科協(xié)同研究，爭(zhēng)取在雜草多樣性、基因組學(xué)與抗藥性及防治技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，進(jìn)一步提高中國(guó)在該學(xué)科的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

當(dāng)前，各學(xué)科研究過程中都存在不同階段的知識(shí)服務(wù)需求，學(xué)科發(fā)展態(tài)勢(shì)分析在學(xué)科知識(shí)服務(wù)中發(fā)揮著越來越重的作用，利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)進(jìn)行學(xué)科發(fā)展態(tài)勢(shì)分析的學(xué)科范圍逐漸在擴(kuò)大[19-20]，對(duì)于各個(gè)研究領(lǐng)域數(shù)據(jù)的挖掘與分析也逐漸深入，該研究重點(diǎn)從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方面分析了雜草生物學(xué)及安全防控的研究態(tài)勢(shì)，但全球雜草生物學(xué)及安全防控領(lǐng)域仍有許多問題亟待解決，其中有些問題困擾科研人員已久。在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，除了采用常規(guī)方法繼續(xù)研究以外，如何充分利用已有數(shù)據(jù)，創(chuàng)新思維，通過數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析等方法完善和拓展該學(xué)科一些現(xiàn)有的科學(xué)指標(biāo)和定性評(píng)價(jià)方法也是一種研究思路。目前，在輔助工具上，利用Altmetrics（替代計(jì)量學(xué)）、Citespace、HistCite等工具輔助科研已有相關(guān)報(bào)道[21-22]；而在數(shù)據(jù)形式上，基于CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)的分析以及針對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)專利、專著、研究報(bào)告、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等研究成果的態(tài)勢(shì)分析也有報(bào)道。另外，學(xué)科領(lǐng)域某一團(tuán)隊(duì)的國(guó)內(nèi)外對(duì)比競(jìng)爭(zhēng)力也值得分析。