基于文獻計量的草地貪夜蛾研究熱點與前沿分析

潘科　章玉蘋　劉煉

摘要：為了解全球草地貪夜蛾的研究趨勢，以Web of Science核心合集SCIE數據庫收錄的2002—2021年全球草地貪夜蛾研究的相關文獻作為數據樣本，基于文獻計量學方法利用CiteSpace工具對草地貪夜蛾研究文獻進行可視化分析與研究。主要從時空角度對草地貪夜蛾研究的發(fā)文時間及數量、發(fā)文學科、研究機構及學者團隊等進行分析；從主題詞角度對草地貪夜蛾的研究熱點進行分析；從突變詞角度對草地貪夜蛾研究前沿進行分析；并通過關鍵詞時間線圖譜梳理出近20年全球草地貪夜蛾研究的演進脈絡。研究結果顯示，從全球范圍來看，近20年以來，全球關于草地貪夜蛾的研究論文共計3 360篇，發(fā)文數量整體呈逐年增長趨勢；草地貪夜蛾受到多學科的廣泛關注；研究機構以美國農業(yè)部農業(yè)研究組織發(fā)文量最多，國際合作程度最高；全球已形成以Meagher R等學者為核心的合作較多、聯(lián)系緊密的學術團隊群；蘇云金芽孢桿菌、桿狀病毒等生物防治是草地貪夜蛾的研究熱點；遷移規(guī)律及入侵影響、抗性基因篩選、蘇云金芽孢桿菌等是近年草地貪夜蛾的前沿研究方向。

關鍵詞：草地貪夜蛾；研究熱點；研究前沿；CiteSpace；可視化

中圖分類號：S433.4文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）14-0022-10

草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda），別稱秋黏蟲，屬鱗翅目夜蛾科，原生于美洲熱帶和亞熱帶地區(qū)，可危害玉米、水稻、小麥等76科353種植物［1-3］，是聯(lián)合國糧農組織全球預警的遷飛性農業(yè)重大害蟲。2016年首次入侵非洲的尼日利亞和加納，在此后的2年時間內，席卷了撒哈拉以南地區(qū)44個國家［4-5］。2018年5月，入侵印度后迅速擴散至緬甸、泰國、也門、斯里蘭卡、老撾、越南等亞洲國家［6-7］。2018年12月從緬甸傳入我國，目前已擴散至我國大部份省區(qū)［8-9］。當前，我國草地貪夜蛾防治形勢十分嚴峻，了解并掌握全球草地貪夜蛾研究的發(fā)展趨勢、分析研究熱點與前沿對我國草地貪夜蛾的防控具有重要意義。

本研究以Web of Science核心合集SCIE數據庫為數據源，基于文獻計量學的方法，對Web of Science數據庫中2002—2021年全球有關草地貪夜蛾的文獻進行數據挖掘與計量分析，借助CiteSpace信息可視化技術，直觀清晰地展示草地貪夜蛾的研究熱點與前沿，以期為我國科學開展防控提供借鑒和啟示。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

數據來源于科睿唯安公司（Clarivate Analytics）Web of Science產品中的Web of Science核心合集SCIE數據庫，數據檢索時間為2022年1月11日。檢索式為［（“Spodoptera frugiperda”） or （“fall armyworm”） or（“southern grassworm”） or （“l(fā)aphygma frugiperda”） or （“southern armyworm”）］，檢索途徑為主題檢索；時間范圍為2002—2021年；文獻類型為論文（Article），對Web of Science核心合集SCIE數據庫進行檢索后，共獲得3 360篇文獻。

1.2 研究方法

CitesSpace是由美國德雷賽樂大學陳超美教授開發(fā)的一款用于文獻可視化分析的工具［10］，可將一個知識領域的演進歷程集中展現(xiàn)在一幅引文網絡圖譜上［11］，通過CiteSpace進行共詞分析和文獻共被引分析，挖掘出特定領域的知識基礎與研究前沿。本文對Web of Science核心合集SCIE數據庫檢索到的3 360條數據源文獻用CiteSpace 5.8.R3軟件分析，通過參數調整試算，對相關參數進行設定。時間切割長度（Years Per Slice）為1年，主題來源選擇標題、摘要、作者、關鍵詞，節(jié)點類型分別選擇作者（Author）、機構（Institution）、主題詞（Term），被引文獻（Reference），采用尋徑網絡算法對網絡進行修剪，運行后得到相關共現(xiàn)網絡圖譜，獲得近20年國內外關于草地貪夜蛾研究的統(tǒng)計數據和共現(xiàn)圖譜，從而分析其研究熱點以及前沿主題。

2 結果與分析

2.1 發(fā)文時間及發(fā)文數量分析

通過對Web of Science核心合集SCIE數據庫進行主題詞檢索，得到2002—2021年全球關于草地貪夜蛾的文獻共計3 360篇，年度文獻發(fā)表量如圖1所示?？梢钥闯觯?0年來，全球關于草地貪夜蛾的發(fā)文數量總體呈上升態(tài)勢。2019年以前全球總體發(fā)文較少，每年發(fā)文數量均保持在200篇以下，自2019年以后發(fā)文量呈爆發(fā)式增長態(tài)勢，文獻量持續(xù)快速增長，2021年達374篇。表明近年來隨著草地貪夜蛾在全球各地持續(xù)擴散，各國學者對草地貪夜蛾的研究熱度和關注程度在不斷上升。

在2002—2021年全球發(fā)表的關于草地貪夜蛾的3 360篇文獻中，國內學者發(fā)表文獻470篇。由圖2可知，自2018年草地貪夜蛾入侵我國開始，我國對此非常重視，積極開展各項調查研究，2018年后發(fā)文數量迅速增長，至2021年國內學者年發(fā)文數量已上升至125篇。

2.2 發(fā)文學科類別分析

對2002—2021年全球草地貪夜蛾的3 360篇研究文獻進行學科類別分析，結果（表1）表明，昆蟲學是草地貪夜蛾研究中最大的學科類別，論文數量為1 381篇，被引次數為19 972次；其次是生物化學和分子生物學，論文數量為593篇，被引次數為13 411次；此外，還涉及生物技術與應用微生物學、農藝學、植物科學、病毒學、生態(tài)學、動物學、生理學等。由此可見，草地貪夜蛾的研究受到多學科、多領域的廣泛關注。

2.3 研究機構及學者分析

2.3.1 研究機構分析

采用CiteSpace對全球草地貪夜蛾主要研究機構及其合作情況進行分析。時間切片為1，節(jié)點類型選擇機構（Institution），選擇每個時間切片發(fā)文量排名前2%的機構，通過軟件計量分析，生成研究機構合作共現(xiàn)圖譜（圖3）。運行后生成的共現(xiàn)圖譜共有36個節(jié)點，表明全球開展草地貪夜蛾的研究機構有1 800余家，其中，研究實力排名前2%的有36家。由圖3可知，全球草地貪夜蛾研究機構實力較強的機構全球分布比較廣泛，以高校為主，其次為科研院所。研究力量最強的是美國農業(yè)部農業(yè)研究組織（USDA ARS），其國際合作程度最高；此外，是圣保羅大學（University of Sao Paulo）和中國農業(yè)科學院（Chinese Academy of Agricultural Sciences）。從合作情況來看，國內機構在國際合作方面相對較少。

2.3.2 學者分析

學者是某一學科領域研究的直接貢獻者，利用CiteSpace對全球草地貪夜蛾研究學者及合作情況進行分析，從而挖掘出草地貪夜蛾研究的核心學者及學術團隊群。時間切片設置為2，節(jié)點類型選擇作者（Author），選擇每個時間切片發(fā)文量排名前25位的作者，運行CiteSpace得到草地貪夜蛾研究者合作共現(xiàn)圖譜（圖4）。在學者合作網絡中，節(jié)點大小代表論文產出數量，學者之間的連線表示其合作的強弱程度。結果（表2）表明，全球草地貪夜蛾研究分別形成了以Meagher R、Nagoshi R、Omoto C、Williams T等為核心的學術團隊群，且發(fā)文作者之間普遍合作較多，聯(lián)系較為緊密。

2.4 草地貪夜蛾研究熱點分析

研究熱點是學術研究中的重要內容，是學者們就某一學科、某一領域所共同關注的主題。將2002—2021年全球關于草地貪夜蛾的3 360篇研究文獻導入InCites分析平臺，對其研究主題進行分析。結果表明，2002—2021年，全球關于草地貪夜蛾的3 360篇論文共涉及315個研究主題。其中，被引次數最多的研究主題為生物防治（Biological Control），涉及論文695篇，論文占比20.68%，被引次數為11 938次，此外，熱門的研究主題還包括蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis）、桿狀病毒（Baculovirus）、檸檬苦素（Limonoids）、幼年激素（Juvenile Hormone）、組織蛋白酶（Cathepsin）、性激素（Sex Pheromone）等（表2）。

研究主題具有較強的時間特征，利用CiteSpace軟件根據主題詞推測某研究領域的研究熱點。時間切片設置為1，節(jié)點類型選擇引文（Reference），提取每個時間切片中被引次數前4%的引文構建出共被引網絡，運用對數似然率（LLR）算法對關鍵詞進行聚類，得到共被引時間線圖譜（圖5）。本文選取前13個聚類分析，模塊值Q=0.895 9，平均輪廓值S=0.948，表明本研究聚類數據合理性顯著，聚類可信度較高。

2002—2021年間，關于草地貪地蛾的研究主要呈現(xiàn)出13個聚類，每個聚類代表了1類研究熱點。在13個聚類標簽中，聚類序號越小表示聚類規(guī)模越大。13個聚類依次是#0fall armyworm（草地貪夜蛾）、#1host strain（宿主菌株）、#2multiple nucleopolyhedrovirus（多重核多角體病毒）、#3Bacillus thuringiensis（蘇云金芽孢桿菌）、#4optical brightener（光學增白劑）、#5stress survival（壓力生存）、#6drosophila s2 cell（果蠅s2細胞）、#7heat shock protein（熱休克蛋白）、#8molecular system（分子系統(tǒng)）、#9jasmonic acid（茉莉酮酸）、#10Heliothis virescen（煙芽夜蛾）、#11unrelated polydnaviruses（無關多聚DNA病毒）、#12baculovirus DNA（桿狀病毒DNA）。從圖5可以看出，在草地貪夜蛾的13個聚類研究中，#1宿主菌株（host strain）聚類持續(xù)時間較長，當前仍是活躍聚類；#10煙芽夜蛾（Heliothis virescen）聚類持續(xù)時間則相對較短；#3蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis）則是當前最為活躍的大型聚類，這種聚類往往代表著本領域的前沿研究［12］。

在草地貪夜蛾的研究中，文獻具有高中介中心性，表明其作為樞紐連接著草地貪夜蛾的不同研究主題；而文獻被引次數高則表明其在草地貪夜蛾研究演進中具有重要影響。全球草地貪夜蛾研究合成網絡中心性大于0.1的前10篇文獻見表3， 被引次數前10位的文獻見表4。

由表3可知，中心性最高的文章是Blanco 等于2010年發(fā)表在《Southwestern Entomologist》的論文“Susceptibility of isofamilies of Spodoptera frugiperda （Lepidoptera Noctuidae） to Cry1Ac and Cry1Fa proteins of Bacillus thuringiensis”。該論文中心性為0.29，主要研究了草地貪夜蛾對Bt的抗性問題，并指出草地貪夜蛾對Bt的抗性為隱性性狀［13］。

由表4可知，被引次數最高的文章是由Goergen等于2016年在《PLoS One》發(fā)表的論文“First report of outbreaks of the fall armyworm Spodoptera frugiperda （J E Smith） （Lepidoptera，Noctuidae），a new alien invasive pest in west and central Africa”，被引次數為307次。論文首次報道了草地貪夜蛾入侵非洲西部和中部，并在該地暴發(fā)。該論文第一次報道了草地貪夜蛾有向全球擴散的風險，對推動草地貪夜蛾的全球防控產生了重大影響［4］。

按照聚類成員大小對結果進行統(tǒng)計和排序，得到草地貪夜蛾研究共被引文獻最主要的5個聚類（表5），平均輪廓值均大于0.8，表明聚類高度同質。其中，#3號聚類平均年份為2018年，為新興聚類，其發(fā)表的文獻數量也較多，說明該聚類為目前全球草地貪夜蛾的研究熱點。

根據草地貪夜蛾研究中心性和被引次數的研究，本文對草地貪夜蛾的5個主要聚類進行分析整理，總結關于草地貪夜蛾的五大研究內容。

#0聚類平均引用時間為2012年。該聚類主要研究草地貪夜蛾的入侵擴散分布、生物學特征、田間種群變化以及抗性問題等。Goergen等于2016年首次報道草地貪夜蛾入侵非洲［4］。Early等于2018年就全球范圍內草地貪夜蛾的入侵程度進行預測［14］。Montezano等對草地貪夜蛾的寄主植物進行了研究，發(fā)現(xiàn)其寄主植物涉及76科，其中最主要的寄主植物分別是禾本科、菊科和豆科［3］。用轉基因作物防治草地貪夜蛾作為一項重要的防治手段已被廣泛使用，但隨后研究人員發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾已對這些轉基因作物產生了抗性。Huang等于2014年報道美國東南部地區(qū)的草地貪夜蛾已對轉Cry1F基因玉米產生田間抗性［15］。Farias等研究了巴西草地貪夜蛾對轉Cry1F基因玉米的抗性機制［16］。Omoto等以MON 810玉米為材料評價了巴西玉米抗蟲性的防控水平和生活史參數［17］。

#1聚類平均引用時間為2007年。該聚類主要研究草地貪夜蛾的寄主品系、種群生態(tài)學、遺傳學特性以及分子檢測方法等。根據對寄主的取食愛好，草地貪夜蛾分成玉米型和水稻型。Machado等探討了草地貪夜蛾寄主品系的分子特征，指出玉米型和水稻型草地貪夜蛾在植物宿主的分布上存在差異［18］。Nagoshi等提出細胞色素氧化酶Ⅰ基因中新的限制性片段長度多態(tài)性有助于草地貪夜蛾種群寄主品系的鑒定［19］。Ingber等探討了草地貪夜蛾宿主菌株對Cry1BT的敏感性，比較了水稻型種群與玉米型種群對Bt毒素的耐受性［20］。此外，為了解種群生態(tài)學特點，Westbrook等對草地貪夜蛾季節(jié)性遷飛進行模擬從而預測種群變化［21］。Martinelli等利用擴增片段長度多態(tài)性（AFLP）對巴西玉米和棉花等作物上的草地貪夜蛾的遺傳相似性和結構進行評價［22］。Lobo-Hernández等就草地貪夜蛾在哥倫比亞玉米、水稻和棉田的AFLP分子特征及遺傳分化進行了研究［23］。Cock等則探討了草地貪夜蛾的分子檢測方法［24］。

#2聚類平均引用時間為2006年。該聚類主要研究草地貪夜蛾的生物防治技術，包括核型多角體病毒、天敵以及信息素等。Simón 等探討了草地貪夜蛾核型多角體病毒群體的遺傳結構與特性［25］。Harrison等對草地貪夜蛾多核多角體病毒（SfMNPV） 基因組進行序列分析，該病毒對草地貪夜蛾幼蟲表現(xiàn)出高效的毒殺作用［26］。Barrera等從被感染的草地貪夜蛾幼蟲體內分離出核型多角體病毒，并對其進行鑒定［27］。Rios-Velasco等則針對寄生蜂對草地貪夜蛾的防控作用展開了研究［28］。

#3聚類平均引用時間為2018年。該聚類主要研究蘇云金芽孢桿菌對草地貪夜蛾的防治作用。Blanco等就草地貪夜蛾對蘇云金芽孢桿菌蛋白的敏感性開展研究［13，29］。Gómez等研究了蘇云金芽孢桿菌的作用機制［30-31］。隨著草地貪夜蛾對表達蘇云金芽孢桿菌的轉基因作物表現(xiàn)出抗性，科研人員對蘇云金芽孢桿菌的抗性問題進一步展開研究。Yang等于2019年采用F2代篩選方法對美國德克薩斯州草地貪夜蛾田間種群進行了蘇云金芽孢桿菌抗性等位基因檢測［32］。Portilla等于2020年采用生物測定法研究了蘇云金芽孢桿菌蛋白對草地貪夜蛾幼蟲發(fā)育的影響［33］。Gómez等于2020年指出蘇云金芽孢桿菌突變體對草地貪夜蛾的毒力增強［34］。Boaventura等于2020年探討了草地貪夜蛾對Cry1F抗性的分子機制［35］。

#4聚類平均引用時間為2003年。該聚類主要研究植物源農藥對草地貪夜蛾的防治作用。Oliveira等探討了印楝、苦楝等植物提取物對草地貪夜蛾的防治效果［36］。Maroneze等研究了苦楝提取物對草地貪夜蛾的毒殺及生長抑制作用［37］。Tavares等研究了菊科植物提取物對草地貪夜蛾幼蟲的致死作用［38］。Scapinello等研究了苦楝超臨界提取物對草地貪夜蛾的殺蟲和生長抑制作用［39］。

2.5 草地貪夜蛾研究前沿分析

突現(xiàn)性較高的主題詞是指在某個時期內頻次變化率高的詞，利用CiteSpace軟件突變詞探測算法，通過對詞頻的時間分布進行考察，在大量的主題詞中探測出頻次變化較高的詞，從而挖掘得到研究前沿［40］。運行CiteSpace得到2002—2021年全球草地貪夜蛾研究的突現(xiàn)主題詞（表6），其中具有突現(xiàn)性的節(jié)點用深黑色表示。近20年草地貪夜蛾研究領域共出現(xiàn)了22個突現(xiàn)詞，這些突現(xiàn)詞構成了近20年草地貪夜蛾的研究前沿。其中，核型多角體病毒（nuclear polyhedrosis virus）、草地貪夜蛾細胞（Spodoptera frugiperda cell）、昆蟲細胞（insect cell）、序列（sequence）、分子克?。╩olecular cloning）等突現(xiàn)主題詞表明分子生物學技術已廣泛應用于草地貪夜蛾研究。昆蟲抗藥性（insect resistance）、BT玉米（BT maize）、交叉抗性（cross resistance）、田間抗性進化（field evolved resistance）等突現(xiàn)主題詞，則表明抗性問題已成為當前草地貪夜蛾的研究重點。

時間線圖譜是基于時間維度展示知識演進的視圖，對論文標題、關鍵詞、摘要等中的名詞術語進行提取后，根據其首次出現(xiàn)的時間和頻次繪制而成，可體現(xiàn)出研究的發(fā)展進程。本文利用CiteSpace對關鍵詞進行可視化共現(xiàn)分析，節(jié)點類型選擇關鍵詞（Keyword），每個時間切片選擇前2%，即選擇每2年中頻次出現(xiàn)排名前2%的關鍵詞，聚類后生成關鍵詞時間線圖譜（圖6），分析得到2002—2021年全球草地貪夜蛾研究的演進路徑和發(fā)展趨勢。根據關鍵詞時間線圖譜，將近20年全球草地貪夜蛾的研究分為3個階段。

2002—2012年，草地貪夜蛾研究初步發(fā)展階段。該階段受相關技術的制約，草地貪夜蛾研究的發(fā)展速度較為緩慢，持續(xù)時間較長，積累了一定的研究基礎。關于草地貪夜蛾的諸多熱點主題都在這一個階段興起，且較多研究主題相互交織。草地貪夜蛾的生物學特征、危害情況及生物防治、農業(yè)防治、化學防治等各種防控方法等成為這一階段的研究前沿。在這一階段，全球關于草地貪夜蛾的研究得到了初步發(fā)展。

2013—2018年，草地貪夜蛾研究平穩(wěn)發(fā)展階段。這一階段關于草地貪夜蛾的研究文獻在數量上呈穩(wěn)步增長態(tài)勢，但該階段出現(xiàn)的新興主題較少。以抗藥性的研究最為突出，Bt玉米、植物質殺蟲蛋白以及交叉抗性成為關注度較高的研究前沿。

2019—2021年，草地貪夜蛾研究蓬勃發(fā)展階段。自從2018年草地貪夜蛾擴散至非洲，隨后7月傳入亞洲，12月入侵我國以來，草地貪夜蛾受到越來越多的學者重視，此階段全球關于草地貪夜蛾的研究文獻呈現(xiàn)爆炸式增長。關于蘇云金芽孢桿菌以及抗性進化等方面的研究不斷激增，成為當前的研究熱點?？梢灶A見，關于草地貪夜蛾遷移規(guī)律及入侵影響、抗性基因篩選及轉基因作物培育、應用蘇云金芽孢桿菌、植物源農藥等進行生物防治及建立防控策略等將是未來草地貪夜蛾領域的前沿研究趨勢。

3 討論與結論

草地貪夜蛾作為一種嚴重威脅農業(yè)生產的害蟲，曾對巴西的玉米造成39%以上的減產［41］，嚴重時可致絕收。1797年，草地貪夜蛾在美國喬治亞洲被記錄為有害生物，1912年幾乎席卷整個美國［1］。自2016年入侵非洲后，2018年傳入亞洲，隨后聯(lián)合國糧農組織將其列為全球預警的重大遷飛性農業(yè)害蟲，并發(fā)起全球草地貪夜蛾防控行動［42］。2018年12月傳入我國，2020年9月被我國農業(yè)農村部列入《一類農作物病蟲害名錄》，且位于名錄首位［43］。截至2022年5月，草地貪夜蛾已在我國西南、華南、江南和長江中下游15個省份 423 個縣累計發(fā)生 38.13 hm2［44］。

本文基于文獻計量學方法，將Web of Science核心合集SCIE數據庫文獻作為主要的數據來源，采用CiteSpace軟件對全球草地貪夜蛾近20年來的發(fā)展規(guī)律與研究狀況進行了可視化分析與探究。結果表明，2002—2021年，全球共發(fā)表3 360篇關于草地貪夜蛾的研究論文，發(fā)文數量整體呈逐年增長趨勢，自2019年以后，發(fā)文量呈爆發(fā)式增長，從發(fā)文數量的時間分布來看，國內研究的發(fā)展趨勢與國際基本一致。草地貪夜蛾研究較多集中在昆蟲學學科，同時受到生物化學和分子生物學、農藝學等學科廣泛關注。研究機構以美國農業(yè)部農業(yè)研究組織發(fā)文量最多，國際合作程度最高。全球已形成了以Meagher R、Nagoshi R、Omoto C、Williams T等為核心的學術團隊群。

通過CiteSpace軟件中的詞頻分析法，對草地貪夜蛾相關文獻的關鍵詞進行熱點研究。草地貪夜蛾研究共涉及315個研究主題，13個聚類，其中以蘇云金芽孢桿菌、桿狀病毒等生物防治為熱點主題。從草地貪夜蛾研究內容來看，主要集中在多重核型多角體病毒、蘇云金芽孢桿菌、抗蟲作物及抗性進化等方面。利用CiteSpace軟件的突變探測技術進行研究前沿分析，近幾年草地貪夜蛾的研究前沿主要包括入侵影響和損害、抗性進化、蘇云金芽孢桿菌及防控策略建立等方面。

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收稿日期：2022-08-17

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（編號：2019YFD0300104）；廣東省重點領域研發(fā)計劃（編號：2020B020224002）；廣東省現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系創(chuàng)新團隊專題項目（編號：2021KJ113）。

作者簡介：潘 科（1978—），女，湖南常德人，碩士，講師，從事農業(yè)情報研究。E-mail：panke@scau.edu.cn。

通信作者：劉 煉，碩士，講師，從事農業(yè)情報研究。E-mail：liulian@scau.edu.cn。