基于CiteSpace分析花卉栽培基質的研究現狀與趨勢

白冰潔張影謝修鴻

(1.長春大學園林學院，吉林 長春 130022；2.長春市綠化管理中心，吉林 長春 130062)

花卉作為觀賞植物在人們生活、城市生態建設等方面處于不可替代的地位，而花卉生長發育及品質等均受栽培基質的影響。利用基質栽培能為植物提供穩定協調的水、肥、氣、熱，同時起到支持、固定植株的作用，是花卉優質、高效生產的有效途徑。花卉栽培基質中草炭是迄今為止最好的栽培基質之一，但草炭作為不可再生資源，過量的開采和使用必然造成資源耗竭，目前已被限制開采[1]。隨著研究學者們對花卉栽培基質研發與應用進行深入探索，基質的研究已經經歷4個階段：即配合基質、標準基質、定制基質階段及功能基質階段[2]，已有逐步替代傳統土壤的趨勢[3]。

隨著信息技術的快速發展，文獻計量工具能根據文獻體系和文獻計量特征等參數，利用數學、統計學等定量方法對文獻的分布規律、數量關系和文獻之間的內在聯系進行統計分析。目前文獻計量研究常用CiteSpace計量工具對已有研究文獻進行分析，并繪制某領域可視化的知識圖譜，以此揭示科學技術的某些規律、特征和結構[4]，有效反映出某一領域的研究歷程。根據查閱文獻發現，目前國內采用文獻計量學對花卉栽培基質相關研究較少，可見劉彬等[5]在2015年利用citespace計量工具對園藝學相關文獻進行可視化分析。本文利用CiteSpace計量工具對30a來花卉栽培基質的研究歷程、發展動態以及研究熱點等問題進行可視化分析，為花卉栽培基質的研究現狀與熱點問題提供相應的借鑒或參考作用。

1 資料與方法

1.1 數據來源及篩選

本文數據樣本來源于中國知網(CNKI)學術期刊，在高級檢索中輸入主題詞“花卉”和“栽培基質”，關鍵詞為“花卉”、“栽培基質”、“無土栽培”、“花卉生長”，時間跨度為1991年1月1日—2021年12月31日，學科分類選擇“園藝”和“農藝學”，共檢索出中文學術期刊論文1863篇，經人工剔除與所述內容無關的學術期刊，最終納入文獻1570篇。

1.2 研究方法

通過文獻管理中心將篩選后的文獻以Refworks格式導出，文件重命名為download_XX.txt，導入CiteSpace 6.1 R2版本進行轉化和分析處理。時間分區(Time Slicing)設定為1991年1月—2021年12月，時間切片(Years Per Slice)為1，節點類型(Node Type)為作者(author)、機構(institution)、關鍵詞(keyword)，篩選標準(selection criteria)為g-index(k=25)，其余設置全部使用軟件系統默認值。運用CiteSpace軟件進行作者、機構、關鍵詞共現、聚類和突現分析，以及WPS軟件進行統計和圖示。

2 結果與分析

2.1 發文量分析

年度發文量分布可以在一定程度上反映所研究領域的發展歷程以及現狀。文獻發文量分布見圖1，自1991年以來該領域研究處于起步階段，發文量總體呈小幅度增長；以2004年度為分界點，年發文量開始大幅增加，發文數量為之前2倍以上，并在2012年達到峰值；后2013年再次下降，之后3a內發文數量呈小范圍內波動；2017—2018年再次呈現短暫的穩定上升；2019—2021年發文數量再次下降呈現趨于較平緩的穩定狀態。

圖1 年度發文量分布圖

2.2 作者合作分析

作者合作共現圖譜見圖2，節點大小表示作者發文量的多少；作者間連線表示合作關系，線條越粗表示合作越密切。從發文數量來看，發文量≥4篇的作者共9位，詳見表1，其中張啟翔、陳義增和楊逢春發文量最多，達6篇。從作者間合作來看，由徐志豪、周國寧、應求是、董耿、王渭榮等組成的小團隊主要從事水面無土漂浮基質栽培花卉的研究[6,7]，張啟翔、潘會堂、康紅梅、唐菁等主要針對切花月季、一品紅等無土栽培技術和花卉栽培基質的研究[8-10]。由此可見，國內花卉栽培基質的研究領域初步形成了一批研究領域相對集中的科研群體；大部分發文作者之間交流較少，學者之間的聯系較弱。

圖2 作者合作網絡圖譜

表1 文獻發表作者(發文量≥4篇)

2.3 發表機構合作分析

機構合作網絡圖譜見圖3，圖中節點間連線表示共現關系，連線越粗代表各個機構合作關系越緊密，共現關系越強；節點大小表示發文數量多少。從機構發文數量來看，共13個機構發文量達5篇以上，詳見表2，其中北京林業大學發文量最高，達35篇，為研究成果突出的機構，其次為浙江省亞熱帶作物研究所、云南省農業科學院花卉研究所，分別為9篇和8篇。從機構合作來看，北京林業大學與其他機構聯系最緊密，與15個以上機構均有合作關系，其次合作較多的機構為云南省農業科技院花卉研究所、山西農業大學。其他機構間的合作關系大多具有區域性特征，如云南省農業科學院花卉研究所與云南省農業科學院生物技術與種質研究所、云南農業職業技術學院等。其他各節點之間連線比較松散，說明研究機構之間合作比較少，相對分散，聯系強度較弱。

圖3 機構合作網絡圖譜

表2 文獻發表機構(發文量≥5篇)

2.4 研究熱點分析

2.4.1 關鍵詞頻數分析

關鍵詞頻數在一定程度上代表了研究熱點與學術前沿，反映了一定時期的歷史和社會環境因素。利用Excel表格匯總關鍵詞出現頻率，詳見表3，直觀顯示出關鍵詞出現頻率情況。將前10個關鍵詞進行由高到低的排序，可見關鍵詞出現頻次均大于30次，其中核心詞“花卉”頻次最高，為620次；其次為“栽培基質”、“基質”、“無土栽培”等。除核心詞外“無土栽培”出現頻次在100次以上，表明無土栽培基質方面是花卉栽培相關研究的熱點。

表3 關鍵詞共現頻數統計表

2.4.2 關鍵詞共現聚類分析

關鍵詞作為學術文獻中研究主題和內容的精煉表達，對其進行共現聚類分析將有助于進一步挖掘某一領域的研究熱點。

2.4.2.1 關鍵詞共現分析

在CiteSpace軟件中選擇節點“Keyword”，建立其共現關系,見圖4。由圖4可見，各關鍵詞緊密度較低；“花卉”的中心度最高，其次為“栽培基質”，除核心詞外，對關鍵詞“無土栽培”關注較多，表明無土栽培基質方面為該研究領域的研究重點，與表3結果一致。

圖4 關鍵詞共現圖譜

2.4.2.2 聚類分析

在關鍵詞共現網絡基礎上對關鍵詞進行提取得到聚類圖譜,見圖5，利用Excel表格匯總聚類關鍵詞，詳見表4。由圖5、表4可見，前10個較大的聚類分別為“#0花卉”、“#1基質配方”、“#2生長發育”、“#3溫度”、“#4引種”、“#5無土栽培基質”、“#6無土栽培”、“#7盆栽”、“#8可持續利用”、“#9設計”、“#10產量”，其中聚類0、4、7分別為花卉、引種和盆栽，包含的主要關鍵詞為養護、萬壽菊、蘭花、溫室、多肉、病蟲害等；聚類1、5、6、8、9分別是基質配方、無土栽培基質、無土栽培、可持續利用和設計，包含的主要關鍵詞為保水劑、無土栽培技術、代用基質、營養液等；聚類2、3、10分別為生長發育、溫度和產量，主要關鍵詞為習性、環境因子、養護管理、品質等。表明1991—2021年花卉栽培基質學術期刊論文主要集中在無土栽培基質以及對植物生長發育和產量影響等方面的研究，代表了這一時期的主要研究熱點。

圖5 關鍵詞聚類圖譜

表4 關鍵詞聚類統計表

2.4.3 關鍵詞突現分析

突變詞頻分析有助于發現某一研究領域的時間趨勢，以此了解研究的前沿動態。利用Excel表格匯總前10個突現關鍵詞，詳見表5，由表5可見，1993—2008年度主要與“組織培養”、“基因工程”及“組培苗”[11]有關，表明早期研究領域中組織培養方式育苗及其栽培基質、基因工程方面是較為關注的主題；2008—2013年度，關鍵詞“栽培管理”、“紅掌”[12]以及“栽培”開始陸續突現，提示該時期主要集中紅掌等栽培基質的研究、花卉的園林應用及后期栽培管理方面；2013—2021年度轉移到“園林”、“病蟲害”、“生長指標”等方面，表明花卉的生長指標及品質開始成為重點研究對象。

表5 突現關鍵詞統計表

3 結論

本文運用CiteSpace軟件對30a來CNKI期刊數據庫中關于花卉栽培基質研究的1570篇中文期刊文獻分別從年度發文量、作者合作、研究機構合作、關鍵詞頻數、關鍵詞共現、關鍵詞聚類、關鍵詞突現等方面進行分析，結果如下。

發文量變化可見明顯的2個階段：1991—2003年度間，由1991年度起步，發文量小幅增加，最高年發文量為30篇；2004—2021年度間，發文量大幅增加，均不低于50篇，最高年發文量于2012年達到峰值，為108篇。

本領域發文的作者較多，其中張啟翔、陳義增和楊逢春發文量最多；北京林業大學是本領域研究突出機構，與其他機構合作密切，部分合作呈現區域性特征。但大部分發文作者及機構之間交流較少，聯系強度較弱。

從關鍵詞頻數來看，關鍵詞詞頻最高的是核心詞“花卉”，除核心詞外無土栽培基質方面是花卉栽培相關研究的重點；從關鍵詞共現圖譜來看，對關鍵詞“無土栽培”關注較多，表明無土栽培基質方面為該研究領域的研究重點，與頻數結論相似；從關鍵詞聚類來看，排名前10的關鍵詞聚類為“#0花卉”、“#1基質配方”、“#2生長發育”、“#3溫度”、“#4引種”、“#5無土栽培基質”、“#6無土栽培”、“#7盆栽”、“#8可持續利用”、“#9設計”、“#10產量”，表明1991—2021年花卉栽培基質學術期刊論文主要集中在無土栽培基質以及對植物生長指標和產量影響方面的研究，代表了近30a來花卉栽培研究的主要研究熱點；從關鍵詞突現來看，近年來“病蟲害”、“生長指標”等關鍵詞突現強度高，表明花卉的生長指標及品質開始成為重點研究對象，位于重要前沿領域之一。

4 現存主要問題及發展趨勢

4.1 現存主要問題

4.1.1 草炭替代栽培基質的開發難度大

盡管目前利用廢棄物代替草炭開發園藝栽培基質已取得了一些研究進展，但仍存在一定問題和局限性，如有專家學者的研究表明，有機廢棄物作為花卉栽培基質具有可行性，但有機廢棄物原料本身攜帶重金屬、病原菌等，或發酵過程中可能產生不利于植物生長的有害物質，導致脫毒處理及研發難度較大。

4.1.2 基質標準化生產緩慢

由于栽培基質來源不一、種類多樣，給基質的標準化生產帶來了阻礙，目前尚未形成規范的基質生產流程，基質難以大規模生產利用。對于成型基質產品也缺乏系統的檢驗標準，基質產品質量差異明顯，利用效率低下。且由于我國地域遼闊，氣候多變，導致栽培基質在不同地區不一定同樣適用。

4.1.3 基質研究相對滯后

我國對園藝栽培技術研究起步較晚，技術相對不夠成熟，雖然近年來部分研發成果開始投入生產應用，但由于基質改良創新性不足、腐熟度評價指標不明確等因素導致其不能滿足高低端市場的需求。且花卉品種更新較快，基質研究不能與花卉品種的更新同步[13]。

4.2 發展趨勢

近年來，隨著我國對農業園藝基質栽培的重視，使得花卉栽培基質的研究進入了全新的發展階段，使其生產向多元化、無公害化及高效經濟的方向發展。當前主要發展趨勢有以下方面。

4.2.1 草炭代用基質的研究

由于對草炭資源的保護，國內外均開展可替代草炭的生態型栽培基質的研究，主要對生產中理化性質穩定、原材料來源廣泛、無污染的基質代替草炭進行花卉栽培的研究。如近年來國內對農林廢棄物代替草炭、椰糠作為栽培基質育苗的研究與利用取得一定的使用效果，其理化性質及保水保肥等各種指標上均達到了理想栽培基質的要求[14,15]，具有顯著的開發潛力。

4.2.2 基質標準化、無害化的研究

目前新型基質材料的開發成為基質研究的熱點，各材料的開發模式也逐漸成形，但基質生產中的各個環節尚沒有實現統一化和標準化，其主要原因在于原料的開發模式、產地、批次、加工工藝等均存在不同程度的差異。產地不同及發酵工藝不同等容易導致有害成分不明確、不穩定、難以控制，如何脫除基質中有害物質成為目前基質開發過程的一個難題；且基質在使用過程中可能累積的根系分泌物和鹽分可能對植物生長不利，再次使用時需進行清洗、消毒等處理，因此基質再利用的處理方式也需要進一步探究。

4.2.3 開發商品化栽培基質及混配基質的篩選研究

采取產業化生產方式，生產出標準的有機基質及商品，才能發揮其應有的質優、高產、高效益的效果。單一基質較混配基質存在一定理化性質的缺陷，開發出合理應用的混配方式也是今后的研究重點之一。

4.2.4 加強研究作者和機構之間的深入合作

目前我國學者對花卉栽培領域從多領域開展廣泛、深入的研究，整個研究系統正逐漸完善。但作者間聯系強度較弱，研究機構之間合作也相對分散，未來應不斷加強交流合作，推動我國花卉栽培基質領域的研究和可持續發展。