基于WOS的近10年全球腐植酸研究文獻計量分析

李 通 崔麗珍 劉亭亭 宋秀芳，4*

1 中國科學院大學 北京 100049

2 格里菲斯大學地球健康和糧食安全中心 布里斯班 澳大利亞 4111

3 中國航空制造技術研究院 北京 100024

4 中國科學院文獻情報中心 北京 100190

腐植酸是動植物殘體經微生物分解和轉化以及一系列地球生物化學過程而生成的一類高分子聚合有機物質的總稱[1～3]。在環境治理、生態修復、污染治理、化工工藝、醫藥和農林園藝等多領域應用廣泛[4，5]。腐植酸的結構特點、分子特性、實踐應用等已有大量研究文獻，對系統全面認識這類物質的特征譜系起到了重要作用。目前我國關于腐植酸結構、分子等基礎研究與實踐應用的報道雖多，但缺乏對腐植酸國際整體態勢的分析。為此，本研究以2011—2020年間Web of Science（WOS）數據庫中收錄的相關英文文獻為研究樣本，采用文獻計量分析法和可視化知識網絡分析方法，對文獻的產出規律及當前研究態勢進行了系統分析。

文獻計量學可以幫助從文獻中找尋整個研究領域的研究重點和未來發展趨勢[6～9]。文獻計量學以科技文獻的各種外部特征為研究對象，運用數理統計方法對某一學科領域的研究狀況和發展趨勢進行描述、評價和預測，并輸出量化的信息結果[10，11]。結果主要通過知識地圖的形式將學科的發展過程、研究現狀、研究熱點和前沿趨勢進行可視化。文獻計量學在許多領域均被廣泛使用，在學科評審中占據重要地位[11]。

本研究基于WOS 數據庫[12]，采用文獻計量學方法，結合VOSviewer 軟件和R 軟件（Biblioshiny），對腐植酸的研究領域、研究結果等研究信息進行全面解析。本研究目的是了解當前國際上腐植酸研究發展動態，明確當前研究的熱點。

1 材料和方法

由美國科學索引研究所（ISI）開發的WOS 是目前應用較為廣泛的引文數據庫，涵蓋了世界上最重要、最具有影響力的研究成果。本研究以WOS科學引文索引擴展版（SCI-E）為數據源，采用高級檢索的方法，以“TS=humic AND TS=acid*”為檢索對象，檢索周期為2011—2020年的英文“article”和“review”文獻。經篩選和提煉，共得到14839 條記錄，包含作者、標題、來源出版物、摘要和引用的參考文獻。

采用Microsoft Excel、Biblioshiny 和VOSviewer軟件對數據進行處理、分析和可視化。VOSviewer是基于JAVA（計算機編程語言）的免費軟件，由荷蘭萊頓大學科技研究中心（CWTS）的Van Eck 和Waltman 于2009年開發[13]。它可以對文檔知識單元進行關系構建和可視化分析，可以繪制科學知識圖譜，并可以顯示知識領域的結構、演變和合作之間的關系。結果圖包括網絡可視化、疊加可視化和項目（如國家、機構、期刊、關鍵詞等）密度可視化。在項目密度可視化中相鄰項目越多、相鄰項目權重越高的點就越接近紅色。反之，其顏色會更接近于藍色。Biblioshiny 是基于R 語言可以在一個互動的網絡界面上完成相關的科學測量和可視化分析[14]，可對研究國家、機構、期刊和重要作者等進行系統的分析的一個包。其中核心期刊的確定是根據Bradford’s Law運算，可以幫助研究者尋找有影響力的核心期刊。根據普萊斯定律，對核心作者群進行分析，進一步探討作者發表的文獻數量，其計算公式：，Nmin指發文量最低作者的文獻數量；Nmax指發文量最高作者的文獻數量（如果一個作者發文量大于Nmin，那么該作者就是核心作者）[13]。

2 結果與分析

利用VOSviewer 軟件和Biblioshiny 包對2011—2020年間與腐植酸研究相關的14839 篇英文文獻的時間分布、研究作者、研究機構、文獻期刊、研究重點、主題變化等進行統計和可視化。具體結果如表1 所示：近10年的文獻年均增長率高達4.92%，共有125 個國家參與腐植酸研究，涉及6308 個研究機構，1607 種文獻期刊，17990 個關鍵詞，相關作者32350 位，其中作者間的合作指數為2.21。

表1 所有文獻的基本統計數據Tab.1 Basic statistical data of all literatures

2.1 文獻數量的時間序列分析

圖1 為時間上的動態變化的年發表文獻數。結果顯示2011—2020年間全球腐植酸年文獻數量變化呈現整體上升趨勢，其中2017—2020年間文獻發表數量大幅增加，2019年度發表數量達到峰值1951 篇。縱觀全球發展趨勢，腐植酸研究呈現穩定的近指數增長趨勢，世界腐植酸研究將進入一個高速發展期。

圖1 2011—2020年腐植酸研究文獻年發表量的時間趨勢Fig.1 Time trend of annual publication on humic acid research literatures from 2011 to 2020

2.2 研究學科

根據WOS 分類領域的學科分布結果，全球腐植酸研究領域已從2011年的92 個領域增加至2020年的147 個。主要集中于環境科學、工程環境、工程化學、水資源、化學多學科、土壤科學、材料科學多學科、地球化學和地球物理學等領域。在14839 篇文獻中，前3 個研究領域文獻數量為12261 篇，約占總數的82.62%，這表明全球腐植酸研究內容主要集中于環境科學及其應用科學方面，其學科特點呈現出跨學科整合的趨勢（圖2）。

圖2 2011—2020年WOS 中關于腐植酸研究的前15 個主要研究領域Fig.2 Top 15 main research fields in WOS on humic acid research studies during 2011-2020

2.3 研究國家和機構

通過分析，全世界有120 個國家開展與腐植酸相關的研究工作（圖3），就國家分布而言，發表量前5的國家分別是中國（5860）、美國（2340）、德國（705）、俄羅斯（575）和加拿大（548）。該圖還可看出在非洲等地研究較少，特別是中非、南非，這些地區將是未來研究的潛在發展地區（從學科均衡綜合發展和世界科學研究地區共享發展現實必要角度理解）。除文獻數量，國家合作中心性（網絡鏈接強度）也可作為衡量一個國家研究實力的指標之一。中心性排名前5的國家是中國、美國、印度、加拿大和俄羅斯。其中中國與德國、加拿大、澳大利亞和日本等34 個國家有合作，美國與中國、巴西、澳大利亞等20 多個國家有合作（圖4）。

圖3 世界120 個國家關于腐植酸研究的文獻分布Fig.3 Literatures distribution of humic acid research in 120 countries in the world

圖4 國家間合作研究腐植酸的網絡分析Fig.4 Network analysis of humic acid research cooperation among countries

發表文獻數量最多的前20 家機構見圖5，組織合作關系密度見圖6。腐植酸研究具有規模大、范圍廣特點，涉及6380 個的研究機構和合作者。圖5 顯示發表文獻量前20的機構，其中中國科學院、俄羅斯科學院和法國國家科學研究中心位列前三，其文獻發表量占腐植酸總發文量的12.69%。中國科學院的發文量顯著高于其他研究機構，是世界腐植酸研究領域的重要機構，是國際學術研究的核心（圖6）。對數據進一步分析表明，生態環境研究中心、南京土壤研究所和廣州地球化學研究所是中國科學院在腐植酸研究領域產出最多的3 個機構。

圖5 發表文獻數量最多的前20 家機構Fig.5 Top 20 institutions with the highest number of published literatures

圖6 重要出版機構間的合作網絡密度分析Fig.6 Analysis of cooperation network density among important publishing institutions

2.4 文獻期刊

已出版期刊的分布可以為學者發表文獻選擇合適的期刊提供參考[11]。腐植酸研究的發表涉及1658 種SCI 期刊，其中已發表期刊的平均文獻數為8.9，排名前3的期刊分別是Environmental Science Technology、Chemosphere和Science of the Total Environment。表2 中列出了2011—2020年刊發文量前15的期刊（5095 篇，34.3%）。

2.5 研究作者

將研究作者進行分析，發文量前5的作者分別是Xing Baoshan（邢寶山，80），Gao Baoyu（高寶玉，76），Chen Wei（陳衛，65），Yue Qinyan（岳欽艷，59），Ma Jun（馬軍，58）。引文統計通常被用來評價學術期刊的相對影響力。Xing Baoshan（邢寶山，3048，38.04），Hayat Tasawar（2540，49.80），Ma Jun（馬軍，2020，34.83）和Chen Wei（陳衛，2004，30.83）4 位作者的引用次數和單篇引用次數較高，表明這些作者不僅有大量的文獻發表，并且在該領域具有重要的影響力。

使用普萊斯定律對核心作者群體進一步分析發現，發表過7 篇以上腐植酸文獻作者是核心作者，該領域的核心作者有774 位，表3 顯示發文量前15的作者。其中有10 位來自中國的研究機構，僅有5 位來自其他國家，這也表明中國腐植酸主題的相關研究正在引領全球的發展。

這些文獻涉及32350 名作者。有158 位獨立作者，發表了254 篇文獻，其余10677 名作者為共同作者，合作指數為2.21。總體來看平均每位作者貢獻0.45 篇文獻，每篇文獻平均有2.18 人次作者。圖7 表明腐植酸研究是一個多作者合作研究，同時作者合作密度圖紅色部分也展現了具有重要合作關系和高鏈接強度的作者，鏈接強度表示該作者與其他作者之間的合作關，系值越大代表關系越緊密，合作網絡密度也就越高。如表3 所示，鏈接強度最高的3 位作者是：Xing Baoshan（邢寶山，4004.23），Hayat Tasawar（2867.32），Chen Wei（陳衛，2749.42）。

2.6 高引文分析

引文次數在一定程度上可以反映文獻在某一領域的地位和影響[9]。從腐植酸文獻引用次數排名前10的文獻來看（表4），“Heavy metal removal from water/wastewater by nanosized metal oxides:a review”引文次數最高，為1340 次；其次是“Few-layered graphene oxide nanosheets as superior sorbents for heavy metal ion pollution management”，引文次數為1193 次；再次是“The use of zero-valent iron for groundwater remediation and wastewater treatment:a review”，引文次數為850 次。

3 結論

以腐植酸“humic acid”作為研究主題，通過WOS 數據庫檢索出相關主題英文文獻14839 篇，采用文獻計量方法進行統計分析。發現2011—2020年間腐植酸文獻呈現近指數的穩定增長趨勢，涉及125 個研究國家，6308 個研究機構，1658 種載文期刊，參與文獻發表的作者更是高達32350位，共涉及17990 個關鍵詞。從研究領域上看，腐植酸研究主要集中于環境科學、工程環境、工程化學等領域，覆蓋領域達147 個。從研究國家來看，對腐植酸研究前3 位的國家是中國、美國和德國，也是合作密度較高的國家，非洲地區的國家基本沒有涉及相關領域的研究。從研究機構來看，中國科學院具有國際領先地位，不論是文獻發表的數量還是質量（影響力），均處于國際腐植酸研究的學術核心地位。從載文期刊來看，已發表期刊的平均文獻數為3.5，排名前3的期刊是Environmental Science Technology、Chemosphere和Science of the Total Environment。從文獻研究作者來看，文獻數量最多的前3 位作者分別是Xing Baoshan（邢寶山）、Gao Baoyu（高寶玉）、Chen Wei（陳衛），而Hayat Tasawar 文獻單篇引用次數超45 次。從高引文分析來看，被引用次數較多的文獻主要集中在環境和化學領域，這與全球腐植酸行業整體發展的趨勢相符合。

本研究揭示了世界范圍內有關腐植酸研究的文獻發表模式和發展狀況。通過對腐植酸相關文獻的分析，提供了當前研究發展趨勢，確定了重要機構、載文期刊和重要作者及學術熱點。這些文獻的系統分析對于科研人員深入了解腐植酸研究的國際態勢發展具有重要科學價值。