基于文獻計量學分析的全球生物質炭研究進展

肖鵬飛，安 璐，吳德東

·專題論壇·

基于文獻計量學分析的全球生物質炭研究進展

肖鵬飛，安 璐，吳德東

（東北林業大學林學院，哈爾濱 150040）

為了深入了解國內外生物質炭的研究現狀與研究熱點，為相關研究領域的科研工作者與決策者提供參考，該文以Web of Science 核心數據庫為數據源，采用文獻計量學方法對2003—2020年間全球發表的生物質炭研究文獻進行分析。全球生物質炭研究的發文量呈快速增長趨勢，其中中國總發文量和總被引頻次均位居世界首位。中國-美國是生物質炭研究最大的合作關系體。發文量最多的機構是中國科學院。中國有8名學者發文量進入世界前20名，上海交通大學曹心德的總發文量和總被引頻次位列大陸學者榜首。發文量最大的學科方向是環境科學。中國在生物質炭研究方面發展快、成果產出多，但缺乏有國際影響力的核心成果，在研究創新性和發文質量上還有待提升。關鍵詞分析表明，生物質炭在土壤改良和農業生產中的應用、利用生物質炭處理廢水及修復污染土壤，以及生物質炭制備方法和工藝的創新是生物質炭的主要研究熱點。而生物質炭制備材料與工藝的創新、各類功能型生物質炭納米復合材料的開發，以及繼續拓寬生物質炭在不同領域的高效利用可能成為今后的研究熱點。

生物質炭；聚類分析；文獻計量學；Web of Science；發文量；突現關鍵詞

0 引 言

生物質炭是指生物質原料在低氧條件下經過高溫熱裂解所形成的固體產物[1]，其來源有農業廢棄物[2]、城市廢棄物[3]和木材廢棄物[4]等。因具有較高碳素含量、較大表面積以及多孔結構等，生物質炭被廣泛應用于農業和環境保護領域[5]。已有研究證實，將生物質炭施入生態系統后，不僅可以提高作物產量、土壤質量和肥力，還可以改善土壤理化性質，在增加土壤微生物的同時實現固碳的目的[6-7]。此外，生物質炭在減少農田生態系統中溫室氣體的排放以及污染環境修復等方面同樣發揮著重要的作用[8-10]。近年來，全球發表的生物質炭相關的研究成果日益增多，但這些成果僅從不同角度來闡述生物質炭的作用，很少有研究收集并總結相關的全球生物質炭研究的系統數據。因此有必要針對近十幾年來全球生物質炭的研究進展進行全面梳理，進一步明晰生物質炭研究領域的發展動態。

文獻計量學是指對某研究領域的文獻進行定量分析研究的科學[11-12]。因具有客觀性、定量化、模型化等特點，文獻計量學已被廣泛應用于農業、經濟、政治、生態、管理等諸多領域[13-15]。采用文獻計量學方法對生物質炭研究進行系統回顧，對于揭示該領域的核心技術和重點領域，探索未來研究方向，尋求國家、研究機構和作者之間的合作具有重要意義。

盡管近年來學者們對生物質炭表現出越來越濃厚的興趣，也發表了較多的生物質炭方面的文獻，但傳統的綜述類文獻很難對該領域在大時間尺度上的進展進行有效的總結和定量分析，缺乏從全球的視角對這一領域進行全面把握。因此，本文利用文獻計量學方法對2003—2020年間 Web of Science 核心數據庫中收錄的生物質炭研究領域的文獻進行量化分析，在運用系統中自帶的統計功能對發文量等各項指標進行統計分析的基礎上，運用VOSviewer和CiteSpace可視化文獻分析工具對生物質炭研究領域的高頻關鍵詞進行重點分析，揭示國際生物質炭領域的研究熱點與發展前沿。與傳統的文獻綜述相比，本研究是對生物質炭研究領域在大時間尺度上的發展進行回顧和可視化的新嘗試，有助于科學研究人員把握該領域的發展特點，指導今后的工作。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

本文所有數據均來源于美國科技信息所推出的Web of Science核心數據庫，該數據庫覆蓋了世界上最重要和最有影響力的文獻。本文以“TI=biochar”作為檢索項，共獲得2003年以來發表的文獻7 687篇，其中研究論文和綜述論文分別有6 990和311篇，分別占總發文量的90.93%和4.05%。以此作為生物質炭相關分析樣本進行后續的歸類計量統計分析，文中所有數據的檢索日期截止至2020年9月5日。

1.2 研究方法

利用文獻計量學方法對文獻進行量化分析。使用Microsoft Excel 2007分析出版數量的趨勢，采用多項式模型預測下一年發表量的增長趨勢。同時，使用Web of Science系統自帶統計分析功能，對收集到的發文量、高發文國家和機構、高發文期刊和作者、高被引論文、發文方向等進行統計分析。將篩選后的文獻從Web of Science核心數據庫下載的txt格式文本，按照研究內容的需要分別將其導入至VOSviewer 1.6.15和CiteSpace可視化文獻分析軟件，進行關鍵詞聚類分析和突現分析，揭示生物質炭研究的熱點以及趨勢。

1.3 主要指標

本文從文獻的數量和質量2個維度出發，采用發文量、總被引頻次、總他引頻次、指數等作為分析指標。發文量即論文的產出篇數，是衡量科研生產能力的重要指標；被引頻次是指該統計項目的論文或某篇論文被其他論文作為參考文獻的次數，反映出論文在該領域的價值和被關注的程度；指數是指將相關統計項目所發表的文章按照被引頻次進行從高到低的排序，至少有篇文獻被引用了至少次[16]。指數越高，則代表被引文獻的篇數和次數越多，說明該統計項目的論文影響力越高。

2 結果與分析

2.1 總發文量及增長趨勢

不同年份的發文量在一定程度上反映了研究人員對本領域研究熱點的關注程度，也反映了相關領域和學科的發展速度。圖1顯示了全球和中國每年發表的生物質炭方面的論文數量及增長趨勢。Purevsuren等[17]在2003年發表了第一篇生物質炭的論文，之后的幾年內，相關研究沒有明顯的增加，2007年和2008年均僅有4篇相關文獻；而在2010年以后，生物質炭研究進入爆發期，論文數量大幅度增加，僅2019年的文獻數量就達到1 741篇，占2003—2020年間生物質炭領域總發文量的22.65%，生物質炭研究已經成為當下全球學者關注的焦點。自從上海交通大學Cao等[18]于2009年發表國內首篇生物質炭研究論文后，國內學者的發文量逐年增加，2019年達到了897篇文獻，占世界發文總數的一半以上，表明國內學者對生物質炭方面研究成果的貢獻不斷增加。用多項式趨勢線模擬了2009年以后發表年份與文獻發表數量之間的關系，其趨勢線模型擬合結果良好（圖 1）。從該趨勢線可以預測，2020年世界和中國發文量將分別會突破2 000篇和1 100篇。實際上，截止至2020年9月5日，世界和中國的實際發文量已分別達到1 476和917篇。

2.2 文獻被引頻次

被引頻次是客觀反應論文在該領域的引用價值和受重視程度的重要評價指標，被引頻次越高表明論文在相關領域的科學交流中的作用和地位越高。從圖2可見，2009年之前發表的文獻由于數量極少，其總引用頻次不高。進入2010年之后，世界總被引頻次爆發式增長，連續8 a的總引用數均在15 000次以上，其中2014年的總被引頻次最高，為的22 345次。中國發文的總被引頻次高峰出現在2014年之后，其中2016年和2017年的總被引頻次均超過10 000次。從篇均被引頻次上看，2009年之前盡管發文量不多，但由于關注點集中，篇均被引頻次較高，如2007和2008年文獻只有3篇和4篇，但篇均引用分別達到354.5和229次。2009年中國首次發表3篇文獻，篇均被引高達332.33次。隨后由于世界和中國發文量的增加，篇均被引頻次隨年份緩慢下降。

圖1 生物質炭研究的發文量及增長趨勢

圖2 世界和中國生物質炭研究論文的被引情況

2.3 發文國家及國際合作

論文的總發文量一定程度上可反映出一個國家在該領域的科學研究水平和學術地位；而被引頻次則體現了所發表論文在該領域的國際影響力和受重視程度。全球共有97個國家發表了生物質炭相關的論文，其中發文量排名前10的國家如表1所示。中國發文量為3 608篇，占總發文量的46.94%，遙遙領先于其他國家，也體現了中國在該研究領域學術水平和地位的提升。排名第2和第3名的分別為美國和澳大利亞，分別發表了1 503和543篇文獻。中、美、澳三國的總被引頻次同樣位居前三位。然而，雖然中國在總發文量、總被引頻次和指數上處于世界領先地位，但篇均被引頻次明顯偏低，表明盡管近年來中國在生物質炭領域的研究比較活躍，論文產出成果較多，但在全球范圍內受關注的程度及國際影響力仍然不高，在研究成果的質量與影響力上與美、澳、韓、德等國家相比仍有差距，研究創新點或突破性還有待進一步提高。

表1 發文量前10的國家

為了進一步掌握不同國家之間在生物質炭研究領域的合作關系，使用VOSviewer工具對發文國家進行了共現網絡分析。分析發文量排名前30的國家（節點）間的共現網絡關系可知中國和美國是2個最大的網絡節點，位于共現關系圖譜的中心連接點，即和其他主要發文國家的聯系最為緊密。在整個合作共現關系圖譜中，中美之間的線條最粗，表明兩國是生物質炭研究領域最大的合作關系體。生物質炭研究中合作密切程度排名前10的關系體依次為中國-美國、中國-澳大利亞、中國-韓國、中國-巴基斯坦、中國-加拿大、中國-德國、中國-新西蘭、美國-韓國、中國-英國和巴基斯坦-沙特阿拉伯；而與中國合作最密切的國家依次為美國、澳大利亞、韓國、巴基斯坦、加拿大、德國、新西蘭、英國、印度和埃及。可見，中國與主要生物質炭發文國家之間均開展了較多的合作研究，這與近年來中國支持“走出去，請進來”的研究戰略有一定關系。國內學者有更多的機會與國外高水平機構和學者進行交流與合作，這也有助于國內生物質炭研究緊跟國際研究前沿，瞄準研究熱點。

2.4 高發文機構及作者

全世界共有1 610家機構開展了生物質炭相關的研究。發文量在100篇以上的機構有17家，分別來自于中國（10家）、美國（4家）、韓國（2家）和巴基斯坦（1家）（表2）。其中中國科學院發文量為639篇，占世界總發文量的8.31%，排名第二和第三的分別為美國農業部（243篇）和中國科學院大學（215篇）。此外，中國的浙江大學、南京農業大學、中國農科院、西北農林科技大學、湖南大學、中國農業大學、上海交通大學和香港理工大學的發文量也都在100篇以上，表明中國的研究機構雖然在生物質炭相關研究上起步略晚，但追趕速度較快，在生物質炭研究中已經占有整體的優勢。中國科學院、佛羅里達州立大學系統和佛羅里達大學發文的總被引頻次和他引頻次均占據世界前三名。而中國篇均被引頻次排名前三的分別為為上海交通大學、湖南大學和南京農業大學。

表2 發文量在100以上的機構

全球15 700多名學者為生物質炭的研究做出了貢獻。在發文量排名前20的學者中，中國以8名占據絕對優勢，美國和巴基斯坦各有3名，韓國2名，澳大利亞、挪威、斯里蘭卡和德國各有1名（表3）。來自韓國大學的Ok Yong Sik以187篇論文牢牢占據全球發文量的首位，其發文量甚至超過韓國總發文量的40%以上。佛羅里達大學的Gao Bin和香港理工大學的Tsang Daniel CW分別以105和96篇的發文量排在第2和第3位。Ok Yong Sik和Gao Bin發文的總被引頻次和他引頻次均遠高于其他作者，兩位學者在該領域的研究備受世界關注。從國內學者來看，上海交通大學曹心德、佛山大學王海龍和湖南大學曾光明的發文量分別排在中國大陸學者的前3位，而曹心德以及南京農業大學的李戀卿和潘根興的篇均被引頻次分別位居國內前3位，這些學者是國內從事生物質炭研究的重要力量，在國內外均具有較強的影響力。

表3 發文量前20的作者

2.5 高發文期刊

生物質炭研究發文量前10的期刊均發文100篇以上，10個期刊發文量占總發量的30%左右（表4）。其中Science of the Total Environment以480篇的發文量成為發表生物質炭研究成果最多的期刊；其次為Bioresource Technology和Chemosphere。從被引頻次上看，Bioresource Technology的總被引頻次和篇均被引頻次分別為20 113和50.28，而Chemosphere這兩項指標分別為14 186和44.19，均遠遠高于其他期刊，表明這2個期刊是發表生物質炭研究最具影響力的國際期刊。從表4可知，發表生物質炭研究的期刊均屬于具有較高的影響因子和學術影響力的環境類Q1和Q2期刊，也反映出國內外生物質炭研究仍是以環境科學與工程相關方向的應用為主。

表4 發文量前10的期刊

注：Q1和Q2分別代表影響因子位于該學科2019年排名前25%和>25%~50%的期刊。

Note: Q1 and Q2 represent the influencing factors of journals rank the top 25% and >25%-50% in the given subject in 2019, respectively.

2.6 Top10高被引論文

分析本領域高被引論文，可以了解不同機構和學者的學術水平，也可追蹤本學科領域的研究熱點，為進一步的相關研究提供參考。Top10高被引論文大多發表在2010—2011年間（表5）。對第一作者的所屬國別進行統計，有4篇論文的作者來自英國，2篇來自美國，韓、印、澳、中各1篇。英美等發達國家開展生物質炭研究較早，掌握的方法比發展中國家更加全面系統，加上語言的通用性等原因使他們的研究在全球有較高的影響力。來自美國康奈爾大學的Lehmann 等于2011年發表的綜述“Biochar effects on soil biota-A review”被引頻次最高，達到了1 825次。該作者從生物質炭對土壤環境的改良機制、土壤生物對生物質炭的響應以及土壤生物質炭的管理與風險等幾個方面對生物質炭與土壤生物的關系進行了全面的闡述[19]。排在第二位的是韓國國立江原大學的Ahmad 等于2014年發表的“Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water: A review”，被引頻次為1 485次，該論文綜述了生物質炭作為吸附劑去除土壤和水體中有機物和金屬的研究進展[20]。美國俄勒岡州立大學的Keiluweit 等發表的“Dynamic molecular structure of plant biomass-derived black carbon (Biochar)”以1 258的總被引頻次排在第三位和研究論文的首位，作者提出了對生物質炭中芳香碳的結構和化學復雜性在分子水平上進行評估的方法[21]。其他高被引論文的內容主要集中在利用生物質炭提高土壤肥力和作物生產力、緩解氣候變化、去除水中污染物等幾個方面。中國科學院南京土壤所的袁金華等2011年發表的“The forms of alkalis in the biochar produced from crop residues at different temperatures”成為唯一進入Top10的中國論文，以756的總被引頻次排名第10位。該論文以不同農作物秸稈為原料，在不同溫度下熱解生成生物質炭，分析了生物質炭中堿的形態、成分和官能團等[28]。此外，僅有4篇國內學者為第一作者的論文進入被引頻次的前30名。可見，作為發文量最多的國家，中國在發表生物質炭領域高水平、高影響力論文方面與生物質炭研究先進國家相比仍有差距，具有國際影響力的核心研究成果不多。

表5 前10篇高被引文獻

2.7 發文的學科方向

按Web of Science類別對所有文獻進行歸類，統計各學科方向發表論文數，發文量前10的學科方向如表6所示。環境科學、土壤科學、能源燃料、工程環境、化學工程、生物技術及應用微生物學、化學交叉學科、農藝學、農業工程和水資源學是生物質炭研究發文量前10的學科方向，這意味著生物質炭屬于多學科的研究領域。其中，環境科學方向的論文達到3 233篇，占總發文量的42%。作為一種新型環境功能材料，生物質炭以其優良的環境生態效應已經成為環境科學領域尤其是污染控制方向的研究熱點[29-30]。此外，生物質炭在農業工程領域的發文量雖僅有506篇，但篇均被引頻次卻達到47.02，排在首位。

2.8 研究熱點分析

2.8.1 高頻關鍵詞分析

高頻關鍵詞分析可以反映出一定時期內生物質炭相關領域的研究熱點。利用VOSviewer軟件對7 687篇文獻進行分析，共得到17 022個關鍵詞，其中僅出現1次的關鍵詞為11 217個，出現100次以上的關鍵詞有122個。大量關鍵詞的出現意味著生物質炭應用的廣泛性和研究焦點的差異性。出現頻次排在Top10的關鍵詞依次是生物質炭、吸附、碳、熱解、土壤、吸著、去除、黑炭、活性炭和水（表7）。不同主要發文國中Top10關鍵詞的排序略有差異，體現出各國在生物質炭重點研究領域的區別。在中國發文中，吸附、去除、吸著出現的頻率僅次于生物質炭，水和水溶液同時進入前10，可見利用生物質炭的吸附作用去除各類廢水及土壤中的污染物是中國生物質炭研究的重要方向之一[31]。去除一詞在中國發文中出現頻率排在第3位，而在美國和全世界的發文中排位第9和第7位，另外該詞較少出現在其他國家的Top10關鍵詞中。相比于其他國家，中國更傾向于生物質炭在去除環境污染物方面的研究。

表6 發文量前10的研究方向

表7 世界和主要生物質炭發文國家的Top10高頻關鍵詞

2.8.2 關鍵詞聚類分析

利用VOSviewer軟件對出現100次以上的關鍵詞進行聚類分析，其網絡可視化圖譜見圖3。122個關鍵詞被分為4個聚類，聚類1（紅色）擁有最多的53個關鍵詞，包括土壤、碳、黑炭、木炭、氮、磷、改良劑、有機質、植物生長、生產力、可利用性、碳匯、微生物群落、肥料、土壤肥力、品質等等。這個聚類主要關注生物質炭在農業領域的應用研究，大量研究聚焦在利用生物質炭改變土壤理化性質，改善微生物生長環境，提高土壤肥力和作物產量，同時通過碳捕獲和固定來增加土壤碳庫儲量，減緩全球氣候變化。聚類2（綠色）共30個關鍵詞，主要有活性炭、吸附、去除、降低、廢水、水溶液、降解、機制、動力學、生物吸附、解吸附、污染物、零價鐵、六價鉻、亞甲基藍等。這部分集中了生物質炭作為高效吸附劑處理水中污染物研究的關鍵詞，生物質炭通過物理吸附、靜電作用、離子交換、絡合反應和化學沉淀等作用機制去除水中的重金屬、有機染料等各類污染物方面取得了較多進展；生物質炭還可作為催化劑或金屬催化劑的載體應用于水中污染物的氧化降解。聚類3（藍色）共20個關鍵詞，包括重金屬、修復、污染土壤、鎘、鉛、銅、鋅、多環芳烴、污泥、積累、固定化、移動性、生物有效性、毒性、稻米等，這部分的關鍵詞主要與土壤修復有關，可利用生物質炭修復各種重金屬污染的土壤使其得以凈化，以及利用生物質炭降低土壤中重金屬的生物有效性、移動性及毒性，以減少在農作物體內的積累。聚類4（黃色）共19個關鍵詞，包括熱解、熱解溫度、快速熱解、慢速熱解、氣化、水熱碳化、生物質、廢棄物、污泥、木材、稻殼、秸稈等，這部分集中了生物質炭生產方面的關鍵詞，生物質炭的制備方法包括熱解、氣化、水熱炭化等，生物質炭的性質受各類生物質原料、制備工藝和技術參數等的影響。

圖3 生物質炭研究關鍵詞的共現網絡可視化圖譜

2.8.3 研究熱點的變化趨勢分析

不同時期文獻中關鍵詞出現的頻次和排序可以反映該研究熱點的變化趨勢。將生物質炭文獻按照2003—2010年、2011—2015年和2016—2020年3個時段，利用VOSviewer軟件分析得到不同時期文獻中的關鍵詞的出現頻次，以此為依據分析不同時期生物質炭研究熱點的變化（表8）。可以看到，2011年之后，廢水、去除、生物有效性、重金屬、吸附、熱解溫度等關鍵詞出現頻次明顯上升，生物質炭的制備方法及應用研究進一步擴展，尤其在土壤修復、污水處理中的研究與應用研究發展勢頭強勁[32]；同時很多研究集中在生物質炭改良農林業土壤方面，如減少可溶性養分流失、改善土壤通透性、提高陽離子交換量、增加有機質含量、提高土壤持水量和養分吸持量、調節土壤中微生物群落結構和酶活力等，生物質炭作為一種農業碳匯減排和提高土壤生產力技術途徑已得到廣大學者的關注[33]。

表8 2003—2020年間生物質炭研究中出現頻次增加的關鍵詞

為了發現尚未達到頻率閾值但可能有學術貢獻的關鍵詞，更加全面地分析生物質炭研究領域的熱點和前沿，進一步采用CiteSpace可視化分析手段對2009—2020年間的文獻中的突現關鍵詞進行分析，共篩選出跨越2 a以上的突現關鍵詞36個。如表9所示，2009年出現的突現強度大、時間跨度長的關鍵詞有黑炭、燒焦、化學性質、肥料等。2010年之前為生物質炭的初步認識階段，對生物質炭的概念也并不統一，有學者認為生物質炭屬于黑炭[34]，該階段對生物質炭的基礎特性研究較多。隨后，大量的突現關鍵詞出現，表明生物質炭的研究范圍迅速擴大，該階段突現強度較大的關鍵詞有礦化作用、排放、堆肥、硝酸鹽、分解、N2O排放等，而排放、動力學、快速熱解、分解、N2O排放、氧化和礦化作用等關鍵詞的突現年份均跨越5 a以上，表明相關領域持續成為研究的熱點。2016年后，多環芳烴、生產力、亞甲基藍、復合材料等開始成為新的突現關鍵詞，而磁性生物質炭、磷、零價鐵、納米顆粒、微生物群落、有機碳、吸附劑、性能和平衡則成為2019年涌現出的突現關鍵詞，并可能成為未來一段時間的研究焦點，這也意味著生物質炭研究已經擴展到了更廣闊的領域。隨著近幾年生物質炭研究的進一步深化，一些新的研究熱點不斷涌現，如生物質炭制備材料、熱解工藝及反應器的開發[35]，石墨烯生物質炭、磁性生物質炭、生物質炭/納米金屬復合材料的制備及在水處理和土壤修復中的應用[9, 36-37]，生物質炭及其復合材料用于過硫酸鹽高級氧化過程的活化劑[37]，生物質炭用于強化厭氧消化[38]、生物質炭基催化劑促進生物燃料和化學合成過程等[39]。此外，持續擴大生物質炭作為一種功能材料在森林土壤、低肥力土壤、干旱及鹽脅迫土壤、有機廢物堆肥等領域中的應用也將是未來繼續關注的方向[40]。

表9 2009—2020年間生物質炭研究中的突現關鍵詞

3 討 論

雖然中國開展生物質炭研究的起步較晚，但隨著中國在生物質炭研發方面投入力度的不斷加大以及科技創新能力的提高，中國在總發文量、總被引頻次、研究機構及學者的數量等指標上已處于世界領先地位，生物質炭研究成果的國際關注力也不斷提升。但同時也要看到，中國在篇均被引頻次、高被引作者及高被引論文等反映成果質量和價值的重要指標與生物質炭研究先進國家相比仍有差距，缺乏有國際影響力的頂級核心成果，其原因主要體現在：1）模擬已有生物質炭研究成果的重復性研究較多，但原創性成果和重要發現相對不多，且很多研究缺乏深層次機理的探討；2）國內科研項目研究周期較短，急于結項目、發論文的“急功近利”的浮躁心態導致生物質炭相關研究領域的科學理論的系統性和基礎數據積累不完善，以致于難以收獲真正高質量的學術成果；3）為了增加論文數量和論文獎勵，將一項完整研究成果拆分成多個部分分別發表，論文數量增加的同時卻降低了論文的質量和影響力；4）雖然國內參與生物質炭研究的機構和學者較多，但機構之間、作者之間的合作研究尚不廣泛，缺乏必要的通力合作與數據共享；5）國內學術成果的評價導向導致部分國內學者把“唯論文”作為至上目標，而忽視了對解決科學問題本身的興趣和關注。因此，建議國內學者應摒棄“以論文數量取勝”、“唯論文”等浮躁心態，以解決未知的科學問題為目標，鼓勵原創性研究，多在研究的創新點或突破性上下功夫，注重標志性成果的創新水平、科學價值和應用潛力，而并非停留在消化別人的研究成果上，以促進研究成果從“量”到“質”的轉變。同時應進一步加強與國內外研究機構的學術交流與合作，提高中國在生物質炭研究領域的國際地位和核心競爭力，為引領世界生物質炭科技的發展貢獻力量。此外，中國學者的論文絕大多數均發表在荷蘭、英國、德國、美國等歐美國家主辦的期刊上，暴露出中國生物質炭領域高水平期刊的缺乏以及國內期刊較低的認可度。中國還應努力打造具有國際品牌效應的高水平期刊，同時建議國內學者應避免對國內期刊的偏見，將最新科研成果發表在國內主辦的優秀中英文雜志上，以提升國內期刊的國際影響力。

4 結 論

利用文獻計量學方法對Web of Science核心數據庫中2003—2020年間發表的生物質炭研究領域的文獻進行量化分析，以揭示目前國際生物質炭領域的研究現狀與發展趨勢。全球與中國發表的生物質炭的研究論文數量呈現快速增長的趨勢。全球發文量前17名中有10家中國機構，其中中國科學院位居全球首位；而中國有8名學者發文量進入世界前20名。中國和美國在生物質炭研究方面的合作最為活躍。生物質炭相關論文主要發表在歐美國家主辦的環境與資源類期刊上。環境科學、土壤科學及能源燃料是生物質炭領域發文量較大的3個學科方向。為了分析全球生物領域的研究熱點，利用VOSviewer軟件分析了全球和主要發文國家生物質炭文獻中的高頻關鍵詞，并對關鍵詞進行了聚類可視化分析，指出了近年來生物質炭的重點研究領域。進一步采用CiteSpace可視化分析手段對近年來突現關鍵詞的分析結果表明，隨著生物質炭研究的不斷發展，一些新的研究熱點不斷涌現，開發綠色、節能的生物質炭制備材料與熱解工藝，功能型生物質炭納米復合材料的制備與利用、以及繼續拓寬生物質炭在環境保護、農林生產等多學科領域的高效利用，進而不斷提升生物質炭的環境、生態和農業效益將是今后研究的關注焦點。

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Research progress of biochar in the world based on bibliometrics analysis

Xiao Pengfei, An Lu, Wu Dedong

(,,150040,)

In order to understand in depth the status and future development trend of biochar research in the world, and to reflect scientific capabilities and influences of relevant countries, institutions and individuals objectively, a bibliometric analysis was applied to assess the literature regarding biochar research from the Web of Science database during the period of 2003 to 2020. Since 2010, the number of papers on biochar research in the world is increasing rapidly, and in 2019 alone, the number of papers has reached 1 741. The results of polynomial trend line simulation show that in 2020, the number of papers in the world will exceed 2 000. China, USA and Australia rank in the top three in the number of papers on biochar research, among which 3 608 biochar papers was published by China, accounting for 46.94% of the total. However, the average citations per paper in China is only about half of that of the USA, Australia and UK. China has 10 institutions in the global top 17 institutions, among which the Chinese Academy of Sciences are on global top of the list in number of papers, total citations and-index. China and the USA were most active in publications collaboration. Among individuals, Ok Yong Sik of the Korea University is in the lead in number of papers, total citations and in-index in the world. China has 8 scholars in the top 20 in the number of papers, showing a strong overall strength. Cao Xinde, from Shanghai Jiaotong University, ranked first in terms of the number of papers and average citations per paper. Among the top 10 most cited papers, only one was by Chinese authors, ranking 10th. Although published papers from China increased dramatically in recent years, the research ability, the quality and innovation of biochar research in China need to be further improved. “Science of the Total Environment” was the journal which published most of the biochar papers, while “Bioresource Technology” is the journal with the highest citations and-index. The research topics were diversified, which were mainly divided into “Environmental Sciences”, “Soil Sciences” and “Energy Fuels”. Based on the results of high frequency keywords by VOSviewer visual analysis, the biochar researches was mostly classified into four clusters: the application of biochar in the soil improvement and agricultural production, wastewater treatment, remediation of polluted soil, and the preparation method and process of biochar, and the top 10 keywords in biochar researches was biochar, adsorption, carbon, pyrolysis, soil, sorption, removal, black carbon, activated carbon and water. The comparison of high-frequency keywords in different countries shows that China pays more attention to the biochar research in the treatment of environmental pollution. Additionally, CiteSpace software was further applied to analyze the focus and frontier in biochar research, and magnetic biochar, zero valent iron, nanoparticles, microbial community, organic carbon, performance and balance was the bursts keywords in the papers published from 2018 to 2020, reflecting that the preparation of new functional biochar composite materials and the application of biochar in new fields may become the research focus at present and in the future, which also means that biochar research has expanded to a broader field. These results can provide insight into the research progress regarding biochar.

biochar; cluster analysis; bibliometrics; Web of Science; number of papers; bursts keywords

肖鵬飛，安璐，吳德東. 基于文獻計量學分析的全球生物質炭研究進展[J]. 農業工程學報，2020，36(18)：292-300.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.18.034 http://www.tcsae.org

Xiao Pengfei, An Lu, Wu Dedong. Research progress of biochar in the world based on bibliometrics analysis[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(18): 292-300. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.18.034 http://www.tcsae.org

2020-06- 21

2020-09-12

黑龍江省自然科學基金項目（LH2019D002）；中央高校基本科研業務費專項資金項目（2572017CA08）

肖鵬飛，博士，副教授，研究方向為環境功能材料的開發與應用。Email：xpfawd@nefu.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.18.034

G353.1；X703.1

A

1002-6819(2020)-18-0292-09