基于Web of Science數據庫的生物炭研究發(fā)展態(tài)勢分析

范利超，韓文炎

(中國農業(yè)科學院 茶葉研究所，浙江 杭州 310008)

基于Web of Science數據庫的生物炭研究發(fā)展態(tài)勢分析

范利超，韓文炎*

(中國農業(yè)科學院 茶葉研究所，浙江 杭州 310008)

基于2006—2015年Web of Science收錄的生物炭相關論文(以biochar為主題詞檢索)，利用數據庫提供的出版年份、論文數量、國家/地區(qū)、研究機構、資助基金來源、作者和高被引論文等條件，分析生物炭發(fā)展態(tài)勢。結果表明，生物炭相關論文發(fā)表數量逐年增加，美國和中國發(fā)文量領先，但美國、英國、新西蘭等國作者發(fā)表的生物炭論文篇均引用頻次遠高于中國作者。美國和中國的生物炭相關研究機構數量較多，但美國的論文質量較高，影響力更大。在中國的科研機構中，上海交通大學和中國科學院發(fā)文量和研究水平較高。

生物炭； 文獻計量學； Web of Science； 研究方向

生物炭是生物質在缺氧條件下通過熱裂解過程而產生的固體產物[1]，它具有很高的碳素含量、較高的表面積、優(yōu)良的多孔性和較強的陽離子交換能力[2]。近年來，生物炭在生態(tài)環(huán)境領域的效應越來越受到關注。Marris[3]和Sohi[4]分別在《Nature》和《Science》雜志上報道強調生物炭能夠有效降低大氣CO2濃度，生物質炭化還田可以緩解全球變暖效應，呼吁對生物質人為輸入的土壤環(huán)境行為和環(huán)境效應加強研究。目前生物炭研究相關論文的發(fā)表數量每年呈指數型增長，這些研究深入揭示了生物質炭在改良、修復土壤生態(tài)系統(tǒng)，凈化環(huán)境，以及在替代能源方面的潛力，凸顯了其在全球生物地球化學循環(huán)、氣候變化和環(huán)境保護中的重要作用，也進一步刺激了相關研究的蓬勃開展。

文獻計量學基于文獻事實，可以客觀有效地幫助研究者了解特定領域的文獻發(fā)表情況，并揭示該領域的研究熱點和研究趨勢[5- 6]，已廣泛應用于農業(yè)、經濟、政治、生態(tài)、管理等諸多領域。劉彬等[7]基于文獻計量學方法，分析了園藝學基礎研究發(fā)展狀況，表明中國園藝學被SCI收錄文獻的數量在增加，產出已居世界第一，但質量提升還未跟上，與農業(yè)結合相對緊密的研究文獻數量比例偏少；馬靜一[8]基于Web of Science數據庫進行食品科學文獻計量學研究，發(fā)現雖然食品科學與技術仍是目前食品科學研究的熱點，但與生物學、化學、營養(yǎng)學，以及醫(yī)學等學科的交叉將是未來食品科學研究的重點方向；劉作儀等[9]基于Web of Science數據庫，對2001—2010年我國管理與運籌學研究態(tài)勢進行分析，發(fā)現該領域研究最為廣泛的主題包括調度、線性矩陣不等式、遺傳算法。為此，本研究擬基于Web of Science收錄數據，對國內外生物炭研究進行文獻計量分析，以期為相關研究提供參考。

1 數據來源與統(tǒng)計方法

數據來源于美國湯森路透公司Web of Science中的SCIE數據庫，該數據庫收錄的文獻覆蓋了全世界最重要和最有影響力的研究成果，是世界公認的自然科學領域最為重要的檢索平臺。利用主題詞(TS)Biochar檢索2006—2015年發(fā)表的關于生物炭的相關論文(文獻類型為Article和Review，檢索時間為2016年6月16日)。以這些文獻作為分析的數據集，結合Excel 2010和Web of Science中自帶的分析軟件，對生物炭研究領域發(fā)文量的變化趨勢、主要發(fā)文國家和機構，以及研究領域和高被引論文等進行分析。

2 結果與分析

2.1 發(fā)文量及年度變化

發(fā)文量表征科學界對本領域的關注程度，一定意義上可反映該領域的發(fā)展速度和發(fā)展進程。2006—2015年，SCIE引文數據庫收錄的生物炭領域發(fā)表論文2 421篇。依其年度發(fā)文量制圖(圖1)，可以看出，自2006年開始(1篇)，生物炭研究領域的發(fā)文量呈指數增長，2015年達807篇。從2010年開始，年增長量均突破100篇，增加趨勢明顯，說明近年來生物炭方面的研究受到研究人員的高度重視，且研究熱度也逐漸提高。

圖1 2006—2015年生物炭研究領域發(fā)文量年度變化

2.2 論文來源國家/地區(qū)

在本研究檢索范圍內，2006—2015年生物炭相關論文的來源國家/地區(qū)總計87個。從表1可以看出，美國的發(fā)文量高居首位，共計680篇，占比28%，其次是中國，發(fā)文量達635篇。總體來看，美中兩國在該領域的發(fā)文量居于第一梯隊，而隨后的澳大利亞、德國等國發(fā)文量呈斷崖式下降，分別僅為268與188篇。從總被引頻次看，來源于美國的論文遠高于其他國家和地區(qū)。英國學者在該領域的發(fā)文量雖然不及美國，但其篇均被引頻次卻在發(fā)文量前20名的國家中排名最高，其次為美國、澳大利亞和新西蘭。中國的篇均被引頻次較低，僅為英國篇均被引頻次的54%。由此可見，雖然我國學者在生物炭領域的發(fā)文總量較高，但論文的整體質量與世界先進水平相比還有一定差距，存在大而不強的問題。

2.3 發(fā)表機構

發(fā)文量名列前20的研究機構中，美國農業(yè)部排名第1位，中國科學院、浙江大學、南京農業(yè)大學和上海交通大學分別排名第2、6、7和14位(表2)。在發(fā)文量前20的科研機構中，有8家來自美國，5家來自澳大利亞，4家來自中國，西班牙、英國和韓國各有1個。總被引頻次，美國康奈爾大學居首，其次為美國農業(yè)部和佛羅里達州立大學。中國科學院發(fā)文的總被引頻次僅為康奈爾大學的65%。在發(fā)文量前20的科研機構中，康奈爾大學的篇均被引頻次亦遙遙領先，其次為澳大利亞新南威爾士大學，而發(fā)文量最大的美國農業(yè)部的篇均被引頻次在表2中的排名僅為第11位，發(fā)文量第2位的中國科學院的篇均被引頻次排名更為靠后，僅為14位。在上榜的來自我國的4家科研機構中，上海交通大學的篇均被引頻次最高，但排名亦僅為第9位。

表1 生物炭研究發(fā)文量排名前20的國家/地區(qū)

表2 生物炭領域發(fā)文量排名前20的機構

2.4 作者

在發(fā)文量排名前20位(并列18名人數較多，導致總數共計21人)的作者中，有7位來自美國，7位來自中國，3位來自澳大利亞，2位來自西班牙，另有韓國和挪威的作者各1位(表3)。發(fā)文量最多的作者是美國康奈爾大學的Johannes Lehmann，而且其發(fā)表論文的總被引頻次、篇均被引頻次和單篇最高被引用頻次也均居于首位。來自中國的有上海交通大學的高斌和曹心德，中國計量學院的張明，南京農業(yè)大學的Stephen Joseph、潘根興和李戀卿，以及中國科學院的徐仁扣。其中上海交通大學的高斌教授發(fā)文量居第2位，總被引頻次亦居第2位，但篇均被引頻次排名第6位，單篇最高被引用頻次排名第5位。需要特別指出的是，在發(fā)文量排名前20的作者中，上海交通大學的高斌和曹心德、南京農業(yè)大學的潘根興和李戀卿、西班牙馬德里理工大學的A. Méndez和G. Gascó均來自同一科研團隊。

表3 生物炭研究發(fā)文量排名前20的研究作者

2.5 來源刊物

在本研究檢索范圍內，共有409種期刊刊載了生物炭相關論文，其中發(fā)文量排名前20的期刊共計刊載論文1 068篇，占總數的44.11%。在所有期刊中，荷蘭的期刊《Bioresource Technology》發(fā)文量最多，占總數的7.02%，是排名第二的期刊《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》發(fā)文量的2.10倍(表4)。在發(fā)文量排名前20的期刊中：來自英國的有8本期刊，共計載文360篇；來自荷蘭的有5本期刊，共計載文373篇；來自美國的有4本期刊，共計載文222篇；來自德國的有3本期刊，共計載文113篇。發(fā)文量排名前20的期刊中，荷蘭的《Bioresource Technology》總被引頻次排名第1位，美國的《Environmental Science Technology》排名第2位，英國的《Soil Biology & Biochemistry》排名第3位。篇均被引頻次排名第1位的為英國的《Soil Biology & Biochemistry》，排名第2位的為荷蘭的《Plant and Soil》，排名第3位的為美國的《Environmental Science Technology》。可見生物炭領域的文章主要發(fā)表在英國、荷蘭、美國和德國期刊上。

2.6 基金資助機構

在生物炭研究的基金資助來源排名前20的機構中(表5)：中國有8家，其資助發(fā)表的論文總量為504篇，總引用頻次為7 021次，篇均引用頻次為13.9次；美國有4家，共計發(fā)表論文114篇，總引用頻次4 972次，篇均引用頻次為43.6次。中國國家自然科學基金資助發(fā)表的生物炭相關論文數量最多，是美國國家科學基金會資助發(fā)表論文數量的4.16倍，但中國國家自然科學基金資助發(fā)表的生物炭相關論文的總引用頻次僅是美國國家科學基金會資助發(fā)表論文的1.33倍，可見中國對生物炭領域的科研資助力度很大，但是所發(fā)表論文的水平仍有進一步提高的空間。

表4 生物炭論文發(fā)表量排名前20的刊載期刊

表5 資助發(fā)文量排名前20的基金項目來源

2.7 高被引論文

在過去10年間，生物炭研究相關論文中引用頻次超過100次的論文在本研究檢索范圍內共有87篇，其中排名前20的論文全部為英文語種論文。引用頻次最高的為美國康奈爾大學Lehmann教授撰寫，2011年發(fā)表在《Soil Biology & Biochemistry》上的一篇關于生物炭對土壤生物影響的綜述性論文，引用頻次為583次。在引用頻次排名前20的論文中，美國康奈爾大學的Johannes Lehmann教授有5篇論文名列其中，可見其在生物炭研究領域的強大實力。從刊源來看，在引用頻次排名前20的論文中，有4篇發(fā)表在《Soil Biology & Biochemistry》，4篇發(fā)表在《Plant and Soil》，3篇發(fā)表在《Environmental Science & Technology》，說明生物炭在土壤、植物和環(huán)境領域是研究的熱點和重要的研究材料。排名前20的高被引論文主要發(fā)表在2009—2011年，說明生物炭研究領域在此期間取得了重要的基礎研究成果，為后續(xù)研究打下重要基礎(表6)。

表6 生物炭研究論文排名前20的高被引用論文

2.8 來源期刊分類

從刊載生物炭論文期刊的分類(表7)可知，生物炭在環(huán)境科學(Environmental science)領域發(fā)文量和總引用頻次是最多的，在總檢索文獻數量中占32.38%，其次是土壤科學(Soil science)和能源燃料(Energy fuels)方向，這與其物理特性及主要應用方向有關。生物炭具有多孔性，可以吸附大量的溫室氣體，進而起到固碳減排的生態(tài)環(huán)境效果，是一種有助于緩解全球變暖的生態(tài)材料。在土壤學科里，將生物炭作為土壤修復劑，可以有效地改善土壤團粒結構，提高土壤有機碳含量，提高土壤持水性，吸附土壤重金屬和有機污染物(如農藥等)，在農業(yè)土壤和城市綠地土壤中有較好的推廣應用潛力。此外，生物炭作為生物質材料熱裂解的產物，還是一種可再生的清潔生物質能源。

表7 刊載生物炭研究論文的期刊學科分類

3 小結與展望

本研究利用Web of Science數據庫，對近10 a生物炭領域的研究論文進行文獻計量學研究。結果顯示，近年來關于生物炭的論文數量呈指數型增加，美國和中國在發(fā)文量和總被引頻次上領先，但篇均引用頻次上中國與美國、英國等國差距較大。生物炭研究機構主要分布在美國和中國，美國農業(yè)部和中國科學院在論文發(fā)表量上排名居前，而美國康奈爾大學和澳大利亞新威爾大學在篇均引用頻次上遙遙領先。在國內研究單位中，上海交通大學生物炭領域論文的篇均引用頻次居首，其次為中國科學院。在資助基金來源方面，中國國家自然科學基金和美國國家科學基金會資助發(fā)表的論文較多。刊載生物炭相關論文的期刊主要來自美國、荷蘭、英國和德國，發(fā)表相關論文數量最多的期刊為荷蘭的《Bioresource Technology》。從高被引用論文可以看出，生物炭在農業(yè)土壤、改善環(huán)境、清潔能源等領域的應用研究是各界廣泛關注的焦點。

近10 a來，我國生物炭領域的研究論文數量一直處于上升態(tài)勢，發(fā)文量亦高居世界第二位，但篇均引用頻次遠落后于美國、英國等發(fā)達國家，論文質量總體偏低，研究水平仍有待提高。生物炭現已成為環(huán)境科學、土壤科學、新能源研究、大氣科學、地學等方面的研究熱點，具有廣闊的應用潛力，我國科研人員應主動把握生物炭在各領域的研究趨勢和研究方向，順勢而為，積累原始創(chuàng)新，為我國科技進步及相關研究成果的轉化提供新材料、新技術、新思路、新途徑。

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(責任編輯：高 峻)

2016- 11- 08

國家自然科學基金(41171218)

范利超(1988—)，男，山東菏澤人，碩士，從事土壤碳氮循環(huán)方面的研究工作，E- mail: flcxsy@126.com。

韓文炎(1963—)，男，浙江嵊州人，博士，研究員，從事茶園土壤碳氮循環(huán)方面的研究工作，E- mail: hanwy@tricaas.com。

10.16178/j.issn.0528- 9017.20170355

X71

A

0528- 9017(2017)03- 0541- 06

文獻著錄格式：范利超，韓文炎. 基于Web of Science數據庫的生物炭研究發(fā)展態(tài)勢分析[J].浙江農業(yè)科學，2017，58(3)：541- 546,551.