基于知識(shí)圖譜的核桃研究前沿演進(jìn)分析

羅明英， 施曉晨， 蔣國(guó)偉， 李東麗， 岳丕昌

(1. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與科技信息研究所， 新疆 烏魯木齊 830000； 2.約翰霍普金斯大學(xué)， 美國(guó)馬里蘭州 巴爾的摩 21218)

基于知識(shí)圖譜的核桃研究前沿演進(jìn)分析

羅明英1， 施曉晨2， 蔣國(guó)偉1， 李東麗1， 岳丕昌1

(1. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與科技信息研究所， 新疆 烏魯木齊 830000； 2.約翰霍普金斯大學(xué)， 美國(guó)馬里蘭州 巴爾的摩 21218)

為給我國(guó)核桃科研工作提供參考，采用知識(shí)圖譜分析軟件 CiteSpace III結(jié)合美國(guó)Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)繪制世界核桃研究的知識(shí)圖譜，分析世界核桃研究的發(fā)展趨勢(shì)和分布。結(jié)果表明：20年來(lái)核桃研究前沿?zé)狳c(diǎn)呈現(xiàn)多學(xué)科交叉發(fā)展的趨勢(shì)，研究主題日益豐富。核桃營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥理功效的研究受到極大關(guān)注；核桃油相關(guān)主題的研究非常活躍；美國(guó)、加拿大、土耳其等8國(guó)是核桃研究國(guó)際間合作最活躍和密切的國(guó)家；對(duì)我國(guó)核桃科研工作重點(diǎn)布局提出了建議。

核桃； 知識(shí)圖譜； CiteSpace III； 突變?cè)~； 研究前沿

核桃(JuglansregiaL)屬胡桃科胡桃屬植物，是堅(jiān)果與油料兼用的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，在世界各地廣泛種植。核桃在我國(guó)發(fā)展迅速，目前栽培面積居世界之首。核桃仁含有豐富的蛋白質(zhì)、磷脂、多種維生素及數(shù)量充足、比例適宜的亞油酸和亞麻酸，油脂含量高達(dá)60%～70%。核桃油含有多種生物活性物質(zhì)，除含有較多的亞油酸、α-亞麻酸和維生素E外，還含有神經(jīng)酸、鱈油酸、EPA、DHA、角鯊烯、褪黑素、黃酮、胡蘿卜素等多種微量功效成分[1]。由于核桃具有營(yíng)養(yǎng)保健及藥理功效的成分，相關(guān)研究領(lǐng)域非常廣泛。如何有效地追蹤世界研究前沿的進(jìn)展和動(dòng)向，探測(cè)和分析核桃學(xué)科領(lǐng)域新興研究趨勢(shì)，是保障和提高科研工作者適時(shí)應(yīng)對(duì)科技發(fā)展變化能力的保障和科研決策行為的重要參考，也是我國(guó)科研人員和科技管理部門共同關(guān)注的課題。

研究前沿代表一個(gè)研究領(lǐng)域的思想現(xiàn)狀[2]。美國(guó)科學(xué)家普賴斯最早提出“研究前沿”(Research Front)的概念，并認(rèn)為某個(gè)領(lǐng)域的研究前沿是由科學(xué)家積極引用的文章所體現(xiàn)，用以描述該領(lǐng)域的瞬時(shí)特征[3]。陳超美等把研究前沿定義為一組突現(xiàn)的動(dòng)態(tài)概念和潛在的研究問(wèn)題[2-4]。對(duì)學(xué)科領(lǐng)域的研究前沿進(jìn)行分析研究可使研究者及時(shí)準(zhǔn)確地把握學(xué)科領(lǐng)域的最新研究動(dòng)態(tài)和主題，并預(yù)測(cè)學(xué)科發(fā)展方向和需要進(jìn)一步研究的熱點(diǎn)主題[5]。

知識(shí)圖譜是以知識(shí)域?yàn)閷?duì)象，顯示科學(xué)知識(shí)的發(fā)展進(jìn)程與結(jié)構(gòu)關(guān)系的一種圖像。其具有“圖”和“譜”的雙重性質(zhì)與特征，顯示了知識(shí)單元或知識(shí)群之間網(wǎng)絡(luò)、結(jié)構(gòu)、互動(dòng)、交叉、演化或衍生等諸多隱含的復(fù)雜關(guān)系，而這些復(fù)雜的知識(shí)關(guān)系正孕育著新知識(shí)的產(chǎn)生[5]。CiteSpace是基于 Java 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的多元、分時(shí)、動(dòng)態(tài)的知識(shí)圖譜分析軟件，是近年來(lái)在國(guó)際知識(shí)圖譜分析領(lǐng)域最具特色和影響力的應(yīng)用軟件之一。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于CiteSpace的實(shí)證研究中大部分圖譜對(duì)高頻節(jié)點(diǎn)和聚類進(jìn)行了解讀，而對(duì)突變術(shù)語(yǔ)檢測(cè)應(yīng)用的較少[6-7]，特別是有關(guān)農(nóng)作物研究的更少。為此，筆者基于CiteSpace軟件，以美國(guó)Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的核桃研究文獻(xiàn)為研究對(duì)象，繪制世界核桃研究主題知識(shí)圖譜，通過(guò)對(duì)突變?cè)~檢測(cè)分析揭示核桃研究前沿演進(jìn)和熱點(diǎn)領(lǐng)域，并通過(guò)對(duì)國(guó)家、機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)分析核桃研究領(lǐng)域國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò)特征，以期對(duì)我國(guó)核桃科研工作有所助益。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

利用美國(guó)科學(xué)情報(bào)研究所(ISI)的Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)，以walnut進(jìn)行主題檢索，時(shí)間跨度選擇為 1995—2015年，選擇 ARTICLE文獻(xiàn)類型，檢出文獻(xiàn)2 907條。選擇包含參考文獻(xiàn)的全著錄格式下載，數(shù)據(jù)更新時(shí)間為 2015-04-02。

1.2 研究方法

1.2.1 突變?cè)~共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜分析 施引文獻(xiàn)中使用的突變?cè)~可以體現(xiàn)研究前沿的變化。CiteSpace是通過(guò)對(duì)突變?cè)~語(yǔ)(burst terms)的提取實(shí)現(xiàn)對(duì)研究前沿的偵測(cè)分析，其內(nèi)嵌的突變檢測(cè)(burst detection)功能可檢測(cè)一個(gè)學(xué)科內(nèi)研究興趣突然發(fā)生變化的專業(yè)術(shù)語(yǔ)(突變?cè)~語(yǔ))，從而參考判斷研究前沿[8]。基于題目、摘要、標(biāo)引詞和文獻(xiàn)記錄的標(biāo)識(shí)符提取突變?cè)~。將2 907篇文獻(xiàn)導(dǎo)入CiteSpace Ⅲ，首先運(yùn)行CiteSpace Ⅲ提取突變?cè)~，然后選擇突變?cè)~(burst terms)和主題詞(terms)作為術(shù)語(yǔ)類型和節(jié)點(diǎn)類型，設(shè)置合適的閾值，時(shí)間分區(qū)選擇“2”，運(yùn)行得到核桃研究的突變主題共現(xiàn)圖譜并以時(shí)區(qū)形式顯示。

1.2.2 研究領(lǐng)域分析 對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行解讀，從而分析識(shí)別世界核桃研究的前沿和熱點(diǎn)領(lǐng)域。突變?cè)~是指頻次相對(duì)增長(zhǎng)率突然增加的詞，可能成長(zhǎng)為研究前沿或熱點(diǎn)的概念，但能否成為研究趨勢(shì)還需要進(jìn)一步的檢測(cè)其能否吸引足夠的研究者，是否具有一定的頻次增長(zhǎng)速度。突變權(quán)重越大成為領(lǐng)域內(nèi)新興研究趨勢(shì)的可能性越大；頻次越高成為領(lǐng)域研究熱點(diǎn)的可能性越大[9]。據(jù)此，為了便于分析，選取突變強(qiáng)度≥5的主題詞(突變?cè)~)進(jìn)行相關(guān)研究領(lǐng)域的分析。

圖 1 核桃主題詞(突變?cè)~)的共現(xiàn)時(shí)區(qū)圖譜

Fig.1 Time-zone view of burst terms of walnut research

1.2.3 合作網(wǎng)絡(luò)分析 選擇Country和Institution作為分析對(duì)象，通過(guò)對(duì)合作網(wǎng)絡(luò)的分析得到核桃研究各國(guó)家和機(jī)構(gòu)間的合作分布和合作強(qiáng)度，從而反映研究力量的布局狀況。

2 結(jié)果與分析

2.1 核桃研究前沿的演變

圖1顯示了核桃研究發(fā)展的演化脈絡(luò)、核桃前沿術(shù)語(yǔ)頻次的大小以及在時(shí)區(qū)上的變化。其中，節(jié)點(diǎn)和字體大小與前沿術(shù)語(yǔ)出現(xiàn)頻次大小成正比，節(jié)點(diǎn)越大表明該術(shù)語(yǔ)出現(xiàn)的頻次越高。

從表1可見(jiàn)1995—2015年世界核桃研究前沿主題演變和研究者的關(guān)注程度。其中，2013—2015年、2009—2010年2個(gè)時(shí)段涌現(xiàn)了大量的突變?cè)~，提示該2個(gè)時(shí)段研究非常活躍；同時(shí)，walnut oil作為突變?cè)~在2013—2015年突變率劇增，突變強(qiáng)度(12.7)和頻次(26)遠(yuǎn)高于其他突變術(shù)語(yǔ)。說(shuō)明，當(dāng)前核桃油相關(guān)主題的研究非常活躍，也提示圍繞核桃油開(kāi)發(fā)利用是當(dāng)前核桃研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)主題。根據(jù)突變術(shù)語(yǔ)的突變強(qiáng)度和頻次分析，世界核桃研究前沿具有以下演變趨勢(shì)和分布規(guī)律。

1) 美國(guó)黑核桃、核桃樹(shù)以及害蟲(chóng)防治的研究。1997—1998年涌現(xiàn)的突變術(shù)語(yǔ)有juglans-nigra-1、nigra-1美國(guó)黑核桃、walnuttrees核桃樹(shù)，2001—2002年有cydiapomonella蘋果蠹蛾。

2) 核桃抗氧化活性物質(zhì)作用及消除DPPH自由基能力的研究。2007—2008年涌現(xiàn)gaschromatography氣象色譜儀、antioxidant activity抗氧化活性、dipheny-l-picryhydrazylDPPH自由基等突變?cè)~。

3) 核桃品種選育、產(chǎn)量、核桃基因遺傳多樣性的研究。2007—2008年涌現(xiàn)tree species樹(shù)種，2009—2010年涌現(xiàn)了Persian walnut波斯核桃、walnut cultivars核桃品種、significantly higher顯著高于、walnut tree核桃樹(shù)和walnut genotypes核桃基因型等突變?cè)~。

4) 核桃油及核桃蛋白的提取、分離純化及其功能性質(zhì)研究。2009—2010年涌現(xiàn)walnut extract核桃提取、Fatty acid compodition脂肪酸、12-h，2011—2012年出現(xiàn)second order二級(jí)、dose dependent劑量依賴等突變?cè)~，2013—2015年涌現(xiàn)walnut oil核桃油、peroxide value過(guò)氧化值、mass spectrometry質(zhì)譜分析法、fourier transform infrared(FT-IR)傅立葉變換紅外線及scanning electron microscopy電子掃描顯微鏡檢測(cè)等突變?cè)~。

5) 核桃蛋白多元不飽和脂肪酸防治心血管病的研究。2013—2015年涌現(xiàn)的walnut kernels核桃仁、polyunsaturated fatty多元不飽和脂肪及cardiovascular disease冠心病等突變?cè)~。

6) 核桃殼制備活性炭的研究。2013—2015年涌現(xiàn)的moisture content含水率、adsorption capacity吸附能力、activated carbons活性碳及contact time接觸時(shí)間等突變?cè)~。

表1 1995—2015年涌現(xiàn)的前沿術(shù)語(yǔ)(突變強(qiáng)度≥5)與出現(xiàn)頻次

2.2 核桃油的研究領(lǐng)域

亞油酸(Omega-6脂肪酸)和亞麻酸(Omega-3脂肪酸)具有降低血清和肝臟中膽固醇的作用，對(duì)人體健康具有重要的意義。核桃油中亞油酸、亞麻酸等不飽和必需脂肪酸總量高達(dá)90%左右；同時(shí)，核桃油還含有微量功能脂肪酸，如DHA、EPA和神經(jīng)酸等，這些微量脂肪酸是大腦神經(jīng)纖維和神經(jīng)細(xì)胞的核心天然成分，可促進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形成[10]。核桃油營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥理功效的研究與開(kāi)發(fā)受到研究領(lǐng)域的極大關(guān)注。

以walnut oil一詞在Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中共檢出ARTICLE類型文獻(xiàn)410篇，其在學(xué)科、出版物和國(guó)家間的分布情況見(jiàn)表2和表3。從表2可見(jiàn)，研究文獻(xiàn)在Food science technology領(lǐng)域分布最多，為39.02%；其次是Chemistry、Nutrition dietetics和Agriculture等領(lǐng)域，分別為31.95%、20.98%和10.98%。從表3可見(jiàn)，410篇研究文獻(xiàn)在相關(guān)出版物上收錄的篇數(shù)和在國(guó)家間的分布列前10位的國(guó)家總計(jì)發(fā)文為318篇，占總檢出文獻(xiàn)的77.56%。其中，美國(guó)發(fā)文最多，為83篇；其次是西班牙、土耳其和伊朗，分別是50篇、45篇和33篇；中國(guó)26篇，位列第五。

表2 核桃油研究文獻(xiàn)的學(xué)科分布

表3 核桃油研究文獻(xiàn)在出版物和國(guó)家間的分布

2.3 合作網(wǎng)絡(luò)

圖2顯示了核桃研究的各級(jí)合作網(wǎng)絡(luò)。

2.3.1 國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò) 由國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò)(圖2-a)可見(jiàn)，按發(fā)文頻次排序在100以上的國(guó)家有美國(guó)、中國(guó)、土耳其、伊朗、西班牙、法國(guó)和意大利。其中，連線最密集的區(qū)域就是合作最活躍的區(qū)域，作為關(guān)鍵點(diǎn)原圖中以紫色邊緣顯示。這些國(guó)家包括美國(guó)、加拿大、土耳其、伊朗、法國(guó)、西班牙、意大利和巴西(中介中心性≥0.1)，其在核桃合作研究中具有重要作用。中國(guó)發(fā)文頻次為217，中心性為0.09。

2.3.2 研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò) 研究機(jī)構(gòu)合作連線最密集的且顯示為關(guān)鍵點(diǎn)(中介中心性≥0.1)的機(jī)構(gòu)有華盛頓州立大學(xué)(Washington State Univ)、美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務(wù)局(USDA ARS)、西北農(nóng)林科技大學(xué)(Northwest A&FUniv)和德黑蘭大學(xué)(Univ Tehran)，其在核桃合作研究中具有重要作用(圖2-b)。

注：a, 國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò)；b, 研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)；c, 美國(guó)合作網(wǎng)絡(luò)；d, 中國(guó)合作網(wǎng)絡(luò)。

Note: a, network map of co-authors’ countries; b, network map of co-authors’institutions; c, network map of co-authors’countries based on articles from USA; d, network map of co-authors’ countries based on articles from PRC.

圖 2 核桃研究的合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

Fig.2 Cooperation network map of walnuts research

2.3.3 美國(guó)合作網(wǎng)絡(luò) 分析由美國(guó)發(fā)表的1 483條文獻(xiàn)數(shù)據(jù)得到的合作網(wǎng)絡(luò)(圖2-c)顯示，與美國(guó)開(kāi)展核桃研究合作的國(guó)家主要是中國(guó)、意大利、西班牙、英國(guó)和伊朗等。

2.3.4 中國(guó)合作網(wǎng)絡(luò) 由中國(guó)發(fā)表的336條文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分析得到的合作網(wǎng)絡(luò)(圖2-d)顯示，美國(guó)、澳大利亞、德國(guó)、加拿大和日本是中國(guó)核桃研究的主要合作國(guó)家，且顯示中國(guó)(中心性1.29)為關(guān)鍵點(diǎn)，表示國(guó)內(nèi)核桃研究領(lǐng)域與上述國(guó)家均有積極的國(guó)際合作關(guān)系。

3 結(jié)論與展望

利用CiteSpace Ⅲ軟件和核桃研究文獻(xiàn)對(duì)世界核桃研究的演進(jìn)趨勢(shì)、前沿?zé)狳c(diǎn)和國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了知識(shí)圖譜分析，為了解核桃研究學(xué)科的前沿進(jìn)展、發(fā)展脈絡(luò)和發(fā)現(xiàn)潛在的國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò)提供了科學(xué)依據(jù)和參考。從核桃研究前沿演化趨勢(shì)圖譜和突變?cè)~檢測(cè)看，具有以下特征：

1) 由核桃樹(shù)種及蟲(chóng)害防治演變發(fā)展到針對(duì)核桃油和核桃蛋白提取、功能活性物質(zhì)抗氧化活性的研究利用開(kāi)發(fā)。

2) 核桃油營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥理功效的研究與開(kāi)發(fā)已經(jīng)引起研究領(lǐng)域的極大關(guān)注，圖譜分析也證實(shí)核桃油是當(dāng)前最為活躍的研究領(lǐng)域之一。

3) 質(zhì)譜技術(shù)、紅外光譜技術(shù)及電子掃描顯微鏡檢測(cè)技術(shù)在核桃油及核桃蛋白的提取、分離純化及其功能性質(zhì)研究中發(fā)揮了重要作用。傅里葉變換紅外光譜法(FT-IR)是近年來(lái)發(fā)展迅速的檢測(cè)方法。可以展望，未來(lái)傅里葉變換紅外光譜法的發(fā)展對(duì)核桃油將實(shí)現(xiàn)快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的品種及質(zhì)量監(jiān)控。

4) 核桃醫(yī)療保健作用開(kāi)發(fā)和在防治人類疾病中的作用研究給核桃領(lǐng)域的研究發(fā)展提供了更多的方向。

5) 核桃殼加工活性炭產(chǎn)品研究也受到廣泛關(guān)注。

6) 國(guó)際間合作最為活躍、合作密切的國(guó)家是美國(guó)、加拿大、土耳其、伊朗、法國(guó)、西班牙、意大利、巴西，中國(guó)國(guó)際合作程度較上述國(guó)家尚有差距。

近年來(lái)我國(guó)核桃主產(chǎn)省區(qū)發(fā)展迅猛，產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。但相比之下我國(guó)核桃的出口形勢(shì)并不樂(lè)觀，據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2011年我國(guó)帶殼核桃出口2.54萬(wàn)t，只占當(dāng)年產(chǎn)量的1.53%。因此，為保障我國(guó)核桃產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，應(yīng)加快我國(guó)核桃產(chǎn)品的深度開(kāi)發(fā)利用。值得提出的是，核桃油作為一種特殊的植物油，在國(guó)際上已經(jīng)引起重視，從本文的分析也得以證明。我國(guó)未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)核桃油的提取、分離純化及其功能性質(zhì)立項(xiàng)研究，開(kāi)發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)方法和產(chǎn)品，加強(qiáng)我國(guó)與國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)的合作交流，以提高我國(guó)核桃產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

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(責(zé)任編輯： 王 海)

Development of Frontier of Walnuts Research Based on Knowledge Map Analysis

LUO Mingying1， SHI Xiaochen2， JIANG Guowei1， LI Dongli1， YUE Pichang1

(1.InstituteofAgriculturalEconomy&ScienceandTechnologyInformation,XinjiangAcademyofAgriculturalScience,Urumqi,Xinjiang830000,China; 2.JohnsHopkinsUniversity,Baltimore,Maryland21218,USA)

To provide references for walnuts research in China, CiteSpace Ⅲ，a software based on Java platform for mapping knowledge domains was used to draw the knowledge map of walnuts in the world combined with the database of Web of Science, so as to analyze the development trend and distribution of walnuts research in the world. Results: The frontier of walnuts research presented the crossing development trend of various subjects, and the research topics became increasingly abundant. Close attentions were paid to researches on nutritional value and pharmacological effect of walnuts; Walnut oil related topics were extremely active; Eight countries, such as America, Canada and Turkey, were of the most active and closest international cooperation on walnuts research; Suggestions were proposed on the key layout of walnuts research work in China.

walnuts; mapping knowledge domains; CiteSpace Ⅲ; burst terms; research frontier

2015-07-26； 2015-12-30修回

新疆維吾爾自治區(qū)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)(KY2015077)

羅明英(1962-)，女，研究員，從事農(nóng)業(yè)科技信息研究。E-mail:lmy@xaas.ac.cn

1001-3601(2016)03-0138-0160-05

S126

A

農(nóng)業(yè)信息·農(nóng)業(yè)工程·資源環(huán)境

Agricultural Information and Technology·Agricultural Engineering·Resource and Environment