基于CiteSpace分析花卉栽培基質(zhì)的研究現(xiàn)狀與趨勢

白冰潔張影謝修鴻

(1.長春大學(xué)園林學(xué)院，吉林 長春 130022；2.長春市綠化管理中心，吉林 長春 130062)

花卉作為觀賞植物在人們生活、城市生態(tài)建設(shè)等方面處于不可替代的地位，而花卉生長發(fā)育及品質(zhì)等均受栽培基質(zhì)的影響。利用基質(zhì)栽培能為植物提供穩(wěn)定協(xié)調(diào)的水、肥、氣、熱，同時起到支持、固定植株的作用，是花卉優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)的有效途徑。花卉栽培基質(zhì)中草炭是迄今為止最好的栽培基質(zhì)之一，但草炭作為不可再生資源，過量的開采和使用必然造成資源耗竭，目前已被限制開采[1]。隨著研究學(xué)者們對花卉栽培基質(zhì)研發(fā)與應(yīng)用進行深入探索，基質(zhì)的研究已經(jīng)經(jīng)歷4個階段：即配合基質(zhì)、標準基質(zhì)、定制基質(zhì)階段及功能基質(zhì)階段[2]，已有逐步替代傳統(tǒng)土壤的趨勢[3]。

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，文獻計量工具能根據(jù)文獻體系和文獻計量特征等參數(shù)，利用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等定量方法對文獻的分布規(guī)律、數(shù)量關(guān)系和文獻之間的內(nèi)在聯(lián)系進行統(tǒng)計分析。目前文獻計量研究常用CiteSpace計量工具對已有研究文獻進行分析，并繪制某領(lǐng)域可視化的知識圖譜，以此揭示科學(xué)技術(shù)的某些規(guī)律、特征和結(jié)構(gòu)[4]，有效反映出某一領(lǐng)域的研究歷程。根據(jù)查閱文獻發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)采用文獻計量學(xué)對花卉栽培基質(zhì)相關(guān)研究較少，可見劉彬等[5]在2015年利用citespace計量工具對園藝學(xué)相關(guān)文獻進行可視化分析。本文利用CiteSpace計量工具對30a來花卉栽培基質(zhì)的研究歷程、發(fā)展動態(tài)以及研究熱點等問題進行可視化分析，為花卉栽培基質(zhì)的研究現(xiàn)狀與熱點問題提供相應(yīng)的借鑒或參考作用。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源及篩選

本文數(shù)據(jù)樣本來源于中國知網(wǎng)(CNKI)學(xué)術(shù)期刊，在高級檢索中輸入主題詞“花卉”和“栽培基質(zhì)”，關(guān)鍵詞為“花卉”、“栽培基質(zhì)”、“無土栽培”、“花卉生長”，時間跨度為1991年1月1日—2021年12月31日，學(xué)科分類選擇“園藝”和“農(nóng)藝學(xué)”，共檢索出中文學(xué)術(shù)期刊論文1863篇，經(jīng)人工剔除與所述內(nèi)容無關(guān)的學(xué)術(shù)期刊，最終納入文獻1570篇。

1.2 研究方法

通過文獻管理中心將篩選后的文獻以Refworks格式導(dǎo)出，文件重命名為download_XX.txt，導(dǎo)入CiteSpace 6.1 R2版本進行轉(zhuǎn)化和分析處理。時間分區(qū)(Time Slicing)設(shè)定為1991年1月—2021年12月，時間切片(Years Per Slice)為1，節(jié)點類型(Node Type)為作者(author)、機構(gòu)(institution)、關(guān)鍵詞(keyword)，篩選標準(selection criteria)為g-index(k=25)，其余設(shè)置全部使用軟件系統(tǒng)默認值。運用CiteSpace軟件進行作者、機構(gòu)、關(guān)鍵詞共現(xiàn)、聚類和突現(xiàn)分析，以及WPS軟件進行統(tǒng)計和圖示。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)文量分析

年度發(fā)文量分布可以在一定程度上反映所研究領(lǐng)域的發(fā)展歷程以及現(xiàn)狀。文獻發(fā)文量分布見圖1，自1991年以來該領(lǐng)域研究處于起步階段，發(fā)文量總體呈小幅度增長；以2004年度為分界點，年發(fā)文量開始大幅增加，發(fā)文數(shù)量為之前2倍以上，并在2012年達到峰值；后2013年再次下降，之后3a內(nèi)發(fā)文數(shù)量呈小范圍內(nèi)波動；2017—2018年再次呈現(xiàn)短暫的穩(wěn)定上升；2019—2021年發(fā)文數(shù)量再次下降呈現(xiàn)趨于較平緩的穩(wěn)定狀態(tài)。

圖1 年度發(fā)文量分布圖

2.2 作者合作分析

作者合作共現(xiàn)圖譜見圖2，節(jié)點大小表示作者發(fā)文量的多少；作者間連線表示合作關(guān)系，線條越粗表示合作越密切。從發(fā)文數(shù)量來看，發(fā)文量≥4篇的作者共9位，詳見表1，其中張啟翔、陳義增和楊逢春發(fā)文量最多，達6篇。從作者間合作來看，由徐志豪、周國寧、應(yīng)求是、董耿、王渭榮等組成的小團隊主要從事水面無土漂浮基質(zhì)栽培花卉的研究[6,7]，張啟翔、潘會堂、康紅梅、唐菁等主要針對切花月季、一品紅等無土栽培技術(shù)和花卉栽培基質(zhì)的研究[8-10]。由此可見，國內(nèi)花卉栽培基質(zhì)的研究領(lǐng)域初步形成了一批研究領(lǐng)域相對集中的科研群體；大部分發(fā)文作者之間交流較少，學(xué)者之間的聯(lián)系較弱。

圖2 作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

表1 文獻發(fā)表作者(發(fā)文量≥4篇)

2.3 發(fā)表機構(gòu)合作分析

機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜見圖3，圖中節(jié)點間連線表示共現(xiàn)關(guān)系，連線越粗代表各個機構(gòu)合作關(guān)系越緊密，共現(xiàn)關(guān)系越強；節(jié)點大小表示發(fā)文數(shù)量多少。從機構(gòu)發(fā)文數(shù)量來看，共13個機構(gòu)發(fā)文量達5篇以上，詳見表2，其中北京林業(yè)大學(xué)發(fā)文量最高，達35篇，為研究成果突出的機構(gòu)，其次為浙江省亞熱帶作物研究所、云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所，分別為9篇和8篇。從機構(gòu)合作來看，北京林業(yè)大學(xué)與其他機構(gòu)聯(lián)系最緊密，與15個以上機構(gòu)均有合作關(guān)系，其次合作較多的機構(gòu)為云南省農(nóng)業(yè)科技院花卉研究所、山西農(nóng)業(yè)大學(xué)。其他機構(gòu)間的合作關(guān)系大多具有區(qū)域性特征，如云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所與云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)與種質(zhì)研究所、云南農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院等。其他各節(jié)點之間連線比較松散，說明研究機構(gòu)之間合作比較少，相對分散，聯(lián)系強度較弱。

圖3 機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

表2 文獻發(fā)表機構(gòu)(發(fā)文量≥5篇)

2.4 研究熱點分析

2.4.1 關(guān)鍵詞頻數(shù)分析

關(guān)鍵詞頻數(shù)在一定程度上代表了研究熱點與學(xué)術(shù)前沿，反映了一定時期的歷史和社會環(huán)境因素。利用Excel表格匯總關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率，詳見表3，直觀顯示出關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率情況。將前10個關(guān)鍵詞進行由高到低的排序，可見關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次均大于30次，其中核心詞“花卉”頻次最高，為620次；其次為“栽培基質(zhì)”、“基質(zhì)”、“無土栽培”等。除核心詞外“無土栽培”出現(xiàn)頻次在100次以上，表明無土栽培基質(zhì)方面是花卉栽培相關(guān)研究的熱點。

表3 關(guān)鍵詞共現(xiàn)頻數(shù)統(tǒng)計表

2.4.2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)聚類分析

關(guān)鍵詞作為學(xué)術(shù)文獻中研究主題和內(nèi)容的精煉表達，對其進行共現(xiàn)聚類分析將有助于進一步挖掘某一領(lǐng)域的研究熱點。

2.4.2.1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

在CiteSpace軟件中選擇節(jié)點“Keyword”，建立其共現(xiàn)關(guān)系,見圖4。由圖4可見，各關(guān)鍵詞緊密度較低；“花卉”的中心度最高，其次為“栽培基質(zhì)”，除核心詞外，對關(guān)鍵詞“無土栽培”關(guān)注較多，表明無土栽培基質(zhì)方面為該研究領(lǐng)域的研究重點，與表3結(jié)果一致。

圖4 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

2.4.2.2 聚類分析

在關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上對關(guān)鍵詞進行提取得到聚類圖譜,見圖5，利用Excel表格匯總聚類關(guān)鍵詞，詳見表4。由圖5、表4可見，前10個較大的聚類分別為“#0花卉”、“#1基質(zhì)配方”、“#2生長發(fā)育”、“#3溫度”、“#4引種”、“#5無土栽培基質(zhì)”、“#6無土栽培”、“#7盆栽”、“#8可持續(xù)利用”、“#9設(shè)計”、“#10產(chǎn)量”，其中聚類0、4、7分別為花卉、引種和盆栽，包含的主要關(guān)鍵詞為養(yǎng)護、萬壽菊、蘭花、溫室、多肉、病蟲害等；聚類1、5、6、8、9分別是基質(zhì)配方、無土栽培基質(zhì)、無土栽培、可持續(xù)利用和設(shè)計，包含的主要關(guān)鍵詞為保水劑、無土栽培技術(shù)、代用基質(zhì)、營養(yǎng)液等；聚類2、3、10分別為生長發(fā)育、溫度和產(chǎn)量，主要關(guān)鍵詞為習(xí)性、環(huán)境因子、養(yǎng)護管理、品質(zhì)等。表明1991—2021年花卉栽培基質(zhì)學(xué)術(shù)期刊論文主要集中在無土栽培基質(zhì)以及對植物生長發(fā)育和產(chǎn)量影響等方面的研究，代表了這一時期的主要研究熱點。

圖5 關(guān)鍵詞聚類圖譜

表4 關(guān)鍵詞聚類統(tǒng)計表

2.4.3 關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析

突變詞頻分析有助于發(fā)現(xiàn)某一研究領(lǐng)域的時間趨勢，以此了解研究的前沿動態(tài)。利用Excel表格匯總前10個突現(xiàn)關(guān)鍵詞，詳見表5，由表5可見，1993—2008年度主要與“組織培養(yǎng)”、“基因工程”及“組培苗”[11]有關(guān)，表明早期研究領(lǐng)域中組織培養(yǎng)方式育苗及其栽培基質(zhì)、基因工程方面是較為關(guān)注的主題；2008—2013年度，關(guān)鍵詞“栽培管理”、“紅掌”[12]以及“栽培”開始陸續(xù)突現(xiàn)，提示該時期主要集中紅掌等栽培基質(zhì)的研究、花卉的園林應(yīng)用及后期栽培管理方面；2013—2021年度轉(zhuǎn)移到“園林”、“病蟲害”、“生長指標”等方面，表明花卉的生長指標及品質(zhì)開始成為重點研究對象。

表5 突現(xiàn)關(guān)鍵詞統(tǒng)計表

3 結(jié)論

本文運用CiteSpace軟件對30a來CNKI期刊數(shù)據(jù)庫中關(guān)于花卉栽培基質(zhì)研究的1570篇中文期刊文獻分別從年度發(fā)文量、作者合作、研究機構(gòu)合作、關(guān)鍵詞頻數(shù)、關(guān)鍵詞共現(xiàn)、關(guān)鍵詞聚類、關(guān)鍵詞突現(xiàn)等方面進行分析，結(jié)果如下。

發(fā)文量變化可見明顯的2個階段：1991—2003年度間，由1991年度起步，發(fā)文量小幅增加，最高年發(fā)文量為30篇；2004—2021年度間，發(fā)文量大幅增加，均不低于50篇，最高年發(fā)文量于2012年達到峰值，為108篇。

本領(lǐng)域發(fā)文的作者較多，其中張啟翔、陳義增和楊逢春發(fā)文量最多；北京林業(yè)大學(xué)是本領(lǐng)域研究突出機構(gòu)，與其他機構(gòu)合作密切，部分合作呈現(xiàn)區(qū)域性特征。但大部分發(fā)文作者及機構(gòu)之間交流較少，聯(lián)系強度較弱。

從關(guān)鍵詞頻數(shù)來看，關(guān)鍵詞詞頻最高的是核心詞“花卉”，除核心詞外無土栽培基質(zhì)方面是花卉栽培相關(guān)研究的重點；從關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜來看，對關(guān)鍵詞“無土栽培”關(guān)注較多，表明無土栽培基質(zhì)方面為該研究領(lǐng)域的研究重點，與頻數(shù)結(jié)論相似；從關(guān)鍵詞聚類來看，排名前10的關(guān)鍵詞聚類為“#0花卉”、“#1基質(zhì)配方”、“#2生長發(fā)育”、“#3溫度”、“#4引種”、“#5無土栽培基質(zhì)”、“#6無土栽培”、“#7盆栽”、“#8可持續(xù)利用”、“#9設(shè)計”、“#10產(chǎn)量”，表明1991—2021年花卉栽培基質(zhì)學(xué)術(shù)期刊論文主要集中在無土栽培基質(zhì)以及對植物生長指標和產(chǎn)量影響方面的研究，代表了近30a來花卉栽培研究的主要研究熱點；從關(guān)鍵詞突現(xiàn)來看，近年來“病蟲害”、“生長指標”等關(guān)鍵詞突現(xiàn)強度高，表明花卉的生長指標及品質(zhì)開始成為重點研究對象，位于重要前沿領(lǐng)域之一。

4 現(xiàn)存主要問題及發(fā)展趨勢

4.1 現(xiàn)存主要問題

4.1.1 草炭替代栽培基質(zhì)的開發(fā)難度大

盡管目前利用廢棄物代替草炭開發(fā)園藝栽培基質(zhì)已取得了一些研究進展，但仍存在一定問題和局限性，如有專家學(xué)者的研究表明，有機廢棄物作為花卉栽培基質(zhì)具有可行性，但有機廢棄物原料本身攜帶重金屬、病原菌等，或發(fā)酵過程中可能產(chǎn)生不利于植物生長的有害物質(zhì)，導(dǎo)致脫毒處理及研發(fā)難度較大。

4.1.2 基質(zhì)標準化生產(chǎn)緩慢

由于栽培基質(zhì)來源不一、種類多樣，給基質(zhì)的標準化生產(chǎn)帶來了阻礙，目前尚未形成規(guī)范的基質(zhì)生產(chǎn)流程，基質(zhì)難以大規(guī)模生產(chǎn)利用。對于成型基質(zhì)產(chǎn)品也缺乏系統(tǒng)的檢驗標準，基質(zhì)產(chǎn)品質(zhì)量差異明顯，利用效率低下。且由于我國地域遼闊，氣候多變，導(dǎo)致栽培基質(zhì)在不同地區(qū)不一定同樣適用。

4.1.3 基質(zhì)研究相對滯后

我國對園藝栽培技術(shù)研究起步較晚，技術(shù)相對不夠成熟，雖然近年來部分研發(fā)成果開始投入生產(chǎn)應(yīng)用，但由于基質(zhì)改良創(chuàng)新性不足、腐熟度評價指標不明確等因素導(dǎo)致其不能滿足高低端市場的需求。且花卉品種更新較快，基質(zhì)研究不能與花卉品種的更新同步[13]。

4.2 發(fā)展趨勢

近年來，隨著我國對農(nóng)業(yè)園藝基質(zhì)栽培的重視，使得花卉栽培基質(zhì)的研究進入了全新的發(fā)展階段，使其生產(chǎn)向多元化、無公害化及高效經(jīng)濟的方向發(fā)展。當前主要發(fā)展趨勢有以下方面。

4.2.1 草炭代用基質(zhì)的研究

由于對草炭資源的保護，國內(nèi)外均開展可替代草炭的生態(tài)型栽培基質(zhì)的研究，主要對生產(chǎn)中理化性質(zhì)穩(wěn)定、原材料來源廣泛、無污染的基質(zhì)代替草炭進行花卉栽培的研究。如近年來國內(nèi)對農(nóng)林廢棄物代替草炭、椰糠作為栽培基質(zhì)育苗的研究與利用取得一定的使用效果，其理化性質(zhì)及保水保肥等各種指標上均達到了理想栽培基質(zhì)的要求[14,15]，具有顯著的開發(fā)潛力。

4.2.2 基質(zhì)標準化、無害化的研究

目前新型基質(zhì)材料的開發(fā)成為基質(zhì)研究的熱點，各材料的開發(fā)模式也逐漸成形，但基質(zhì)生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)尚沒有實現(xiàn)統(tǒng)一化和標準化，其主要原因在于原料的開發(fā)模式、產(chǎn)地、批次、加工工藝等均存在不同程度的差異。產(chǎn)地不同及發(fā)酵工藝不同等容易導(dǎo)致有害成分不明確、不穩(wěn)定、難以控制，如何脫除基質(zhì)中有害物質(zhì)成為目前基質(zhì)開發(fā)過程的一個難題；且基質(zhì)在使用過程中可能累積的根系分泌物和鹽分可能對植物生長不利，再次使用時需進行清洗、消毒等處理，因此基質(zhì)再利用的處理方式也需要進一步探究。

4.2.3 開發(fā)商品化栽培基質(zhì)及混配基質(zhì)的篩選研究

采取產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方式，生產(chǎn)出標準的有機基質(zhì)及商品，才能發(fā)揮其應(yīng)有的質(zhì)優(yōu)、高產(chǎn)、高效益的效果。單一基質(zhì)較混配基質(zhì)存在一定理化性質(zhì)的缺陷，開發(fā)出合理應(yīng)用的混配方式也是今后的研究重點之一。

4.2.4 加強研究作者和機構(gòu)之間的深入合作

目前我國學(xué)者對花卉栽培領(lǐng)域從多領(lǐng)域開展廣泛、深入的研究，整個研究系統(tǒng)正逐漸完善。但作者間聯(lián)系強度較弱，研究機構(gòu)之間合作也相對分散，未來應(yīng)不斷加強交流合作，推動我國花卉栽培基質(zhì)領(lǐng)域的研究和可持續(xù)發(fā)展。