基于文獻計量的近30年國內外種植甘薯土壤研究進展分析

李 祥, 張永春, 王 磊, 袁 潔, 王永麗, 張 輝

(1.江蘇大學環境與安全工程學院,江蘇 鎮江 212013;2.江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所,江蘇 南京 210014)

甘薯[Ipomoeabatatas(L.) Lam]又稱番薯、紅芋、地瓜等,是旋花科一年生或多年生草本塊根植物,含有極其豐富的膳食纖維、蛋白質、維生素、礦質元素[1]。據FAO統計,2020年全世界甘薯種植面積為7.4×106hm2,總產量9.849×107t,其中中國甘薯種植面積和總產量的占比分別為30.40%和54.97%,是世界上最大的甘薯生產國。文獻計量可以從多方面系統地分析某一研究領域的整體發展情況,了解該領域國家、機構間的合作關系,把握前沿熱點及趨勢。唐朝臣等[2]采用文獻計量分析方法對甘薯學科的研究態勢進行分析,結果表明,甘薯研究領域中,國內外學者研究的重點主要在作物學和食品科學。王崇等[3]采用文獻計量分析方法對甘薯研究態勢進行分析得到相似的結論,當前甘薯研究領域主要研究方向是分子生物學、遺傳學和食品科學。國內外學者多采用文獻計量分析方法對土壤領域研究態勢做剖析。如宋長青等[4]分析了1985-2013年國內外土壤科學的發展過程,張宇婷等[5]運用文獻計量法對國內外土壤侵蝕研究進行可視化分析,清晰地展現出當前的發展趨勢和未來的研究方向。此外,采用文獻計量分析方法對有關土壤有機碳[6]、土壤微生物[7-8]、土壤酸化[9]等方面的發展態勢分析結果均有相關文獻報道。

甘薯根系具有分布廣、數量多的特點,有較強的養分吸收能力,生產中由于其常表現較強的耐瘠薄特性,因此甘薯種植的土壤問題沒有得到足夠的重視,但是甘薯作為全球第七大糧食作物,中國第五大作物[10],開展對甘薯種植土壤的研究具有重要的理論和現實意義。為全面了解種植甘薯土壤的研究進展,本研究運用文獻計量分析方法,依據發文量及發文時間分布、被引總頻次、篇均被引頻次對國內外種植甘薯土壤領域研究的國家及機構進行分析,并建立國家、機構間的可視化合作圖譜。重點對比了國內外研究關鍵詞聚類和研究熱點,揭示了種植甘薯土壤領域的關鍵詞變化情況和熱點演化趨勢,以期為種植甘薯土壤研究提供參考。

1 數據來源及研究方法

1.1 數據來源

中文文獻檢索的數據來源為中國知網(CNKI),在專業檢索下,檢索公式為SU%=(甘薯+紅苕+地瓜+山芋+甜薯+紅薯+白薯+番薯)*土壤,檢索的時間跨度為1992年1月1日-2021年12月31日,共計搜索到1 211篇文獻資料。英文文獻來自于Web of Science核心合集數據庫,高級檢索中以“(((((TS=(sweet potato)) OR TS=(sweetpotato)) OR TS=(sweetpotatoes)) OR TS=(sweet potatoes)) OR TS=(Ipomoeabatatas(L.) Lam)) AND TS=(soil)”進行檢索,檢索的時間跨度為1992年1月1日-2021年12月31日,共計檢索到728篇英文文獻。

1.2 分析方法

通過Excel對發文量、機構及國家等信息進行統計分析,借助VOSviewer數據可視化軟件對1 211篇中文文獻和728篇英文文獻的重要機構、國家間科研合作關系進行可視化分析,運用CiteSpace軟件對國內外高頻關鍵詞聚類及突發性進行系統分析?；诮y計分析及網絡圖譜結果獲得了近30年來種植甘薯土壤領域的年度發文趨勢、高產機構、國家合作、研究現狀與前沿熱點。

2 結果與分析

2.1 文獻數量及時間分布特征

由圖1可見,近30年國內和國際有關種植甘薯土壤研究論文發文量總體呈現出波動增長趨勢,國內期刊上的發文量在2007年后增速顯著提高,而國際期刊上的發文量在前20年的發文量較為平穩,后期發展勢頭良好。國內期刊上的發文量以2007年作為一個劃分節點,1992-2006年為第一階段,在這一階段發文量較少,共發表相關論文271篇,占中文總發文量的22%;2007年以后為第二階段,這一階段是論文發表的快速增長期,發表的論文占中文發文總量的78%,平均年度發文量為63篇,這與國家甘薯產業技術體系的建設有著密不可分的關系[11]。國際期刊上在1992-2010年發文量較少,2011年以后發文量不斷攀升,近11年內發表的論文占近30年國際期刊上發文總量的62%。

圖1 1992-2021年種植甘薯土壤研究論文年代分布

2.2 國內研究機構分析

表1總結了國內種植甘薯土壤研究領域發文量排名前10的機構,結果表明,發文量第一的是江蘇省農業科學院,共28篇;其次是四川農業大學、西南大學,各23篇。從排名前10的機構中可以看出,科研院所4所和涉農高校6所,其中涉農高校不僅占比最多,且在發文量及被引頻次上均位于前列,由此可見在種植甘薯土壤研究領域中,涉農高校的論文影響力與相關科研院所相比更勝一籌。其中四川農業大學的論文篇被引頻次位于前列,這可能與西南地區是中國面積最大的甘薯種植區有關。

表1 國內種植甘薯土壤研究領域發文量前10所機構

圖2展示了國內各個機構間的合作緊密程度。由圖2可知,江蘇省農業科學院處于圖譜中心位置,與多所涉農高校都有合作,且與江蘇省、山東省、福建省、安徽省和江西省的研究機構也有合作,其合作機構分布最廣。其次是中國農業大學和南京農業大學,其合作機構分布較廣。其余機構合作明顯帶有地域性特征,如山東農業大學,其合作機構主要分布于山東省;如表1中四川農業大學的總被引頻次和篇均被引頻次均位于首位,其論文在國內的影響力較大,但從機構合作圖譜中可以看出其與其他機構的合作并不緊密,開展的學術研究相對獨立。當前正處在信息化時代,各機構資源信息交互共享往往是克服問題的關鍵,因此,種植甘薯土壤研究的各科研機構應加強合作,探索全方位深層次的信息融合途徑和資源優勢互補,在種植甘薯土壤研究領域中不斷攀升和突破。

圖2 國內種植甘薯土壤研究領域研究機構間合作關系

2.3 國際上研究國家和機構間合作分析

2.3.1 國家間合作分析 由圖3可知,美國總發文量為225篇,占國際論文總量的30.91%,年度發文量在10篇上下波動,位于第一。中國總發文量為142篇,位于第二,中國在種植甘薯土壤領域的研究起步較晚,但自2008年起,年度發文量呈快速增長的趨勢,2018年后年度發文量超越其他各國。其余各國的發文量年度間無明顯變化。圖4展示了國家間的合作關系網絡,美國及中國同其他國家的合作關系最為密集。國家間的交流合作是提升科研創造性和加強科研能力的重要方式。

圖3 發文量前五國家的年度發文量變化情況

圖4 種植甘薯土壤研究領域主要國家間的合作關系

2.3.2 研究機構間合作分析 表2顯示國際期刊上發文量排名前10的研究機構,美國6所、中國2所、國際合作組織2所研究機構上榜。從發文量和總被引頻次上看,美國農業部發表45篇、被引1 537次、篇均被引頻次34.16次,位于首位,在國際上其論文影響力最大。中國雖只上榜2所,但上榜2所機構的篇均被引頻次位列前3,在國際上中國的論文影響力也較為突出。圖5展現各研究機構間的合作關系,節點大小表明合作機構的數量,圖中連線顯示機構間的合作關系。美國農業部、中國科學院、中國農業大學同其他研究機構的合作較為密切,中國科學院處于機構合作網絡圖譜的中心位置,同國際機構的合作最為頻繁。

表2 1992-2022年國際上種植甘薯土壤研究領域發文量前10所機構

圖5 國際上種植甘薯土壤研究領域重要機構間的合作關系

2.4 國內研究關鍵詞和熱點分析

2.4.1 關鍵詞分析 關鍵詞是一篇論文表達主旨的核心要素,是論文必不可少的組成部分,對種植甘薯土壤研究相關文獻進行關鍵詞聚類分析有利于挖掘其研究熱點和演變趨勢。表3是CiteSpace作圖6形成的18個主要聚類,其中平均輪廓值(Silhouette值)均大于0.7,說明聚類效果較好。可以看出,國內種植甘薯土壤研究領域關鍵詞最大的聚類是產量,產量一直是甘薯研究的一個重點,自研究文獻截取最早的1992年起就有相關研究,直至今日依舊是研究熱點。將種植甘薯土壤研究論文依據關鍵詞聚類可分為三類:第一類為甘薯性狀研究,有產量和作物產量;第二類為土壤理化性質研究,有土壤、土壤肥力、坡耕地、氮磷鉀;第三類為栽培技術研究,有土壤養分、栽培技術、栽培、夏玉米、甘薯產量、有機肥、經濟效益、農作物、壟作、防治、合理密植、耕作制度。由此可知,種植甘薯土壤研究中甘薯性狀研究和土壤理化性質研究較少,這可能與甘薯較強的耐瘠薄特性有關。自20世紀末甘薯已從主要糧食作物轉變為輔助性作物,人們更多地關注不同土壤環境對甘薯營養價值的影響,栽培技術研究成為國內種植甘薯土壤研究的重點[12]。

圖6 1992-2021年種植甘薯土壤研究領域國內論文關鍵詞聚類圖

2.4.2 研究熱點分析 表4顯示采用CiteSpace突變檢測得到9個主要突變詞。結合年度發文量的劃分,1992-2006年,中國耕地資源分布不均,且旱耕地問題日益凸顯,依據2009年完成的第2次全國土地調查顯示,中國全部旱地面積占總耕地面積的54.9%,其中坡耕地問題往往最為突出,據調查結果顯示坡耕地面積占總耕地面積28.3%,如何提高農作物在旱地中的產量引起了人們的廣泛關注,因此學者的研究也更加關注旱地的“增產效果”和甘薯種植對“坡耕地”的影響[13-16]。在2007-2021年關鍵詞出現多樣化,隨著“種植模式”、“栽培”和“地膜覆蓋”關鍵詞的突現,進一步增強了對高產種植技術多樣化的研究[17-19]?！坝袡C肥”、“酶活性”和 “高產”是當前種植甘薯土壤研究領域最新發展的主題,其主要的研究內容是通過有機無機配施和輪作等手段,探尋土壤生態環境和甘薯高產及品質之間的平衡,從而在實現甘薯高質量綠色發展的同時保證土壤環境的健康[20-21]?？偟膩碚f,近30年來國內種植甘薯土壤研究的突變詞較少,突變強度小,國內種植甘薯土壤研究領域還有待激起新的研究浪潮,還需要尋找新的研究熱點。

圖4 1992-2021年種植甘薯土壤研究國內論文中出現的突變詞

2.5 國際研究關鍵詞和熱點分析

2.5.1 關鍵詞分析 圖7為種植甘薯土壤研究國際文獻的關鍵詞聚類圖譜,共形成12個主要聚類,代表1992-2021年國際上種植甘薯土壤的主要研究領域。由表5可以看出,關鍵詞健康風險(Health risk)這一聚類成為除了關鍵詞甘薯(Sweetpotato)外最大的聚類,說明國際上對于風險評估的研究較為成熟。其次是關鍵詞連作(Continuous cropping)和輪作(Crop rotation)聚類。根據聚類結果,可以將關鍵詞分為四類:第一類為甘薯性狀,如甘薯;第二類為土壤理化性質,如土壤特性;第三類為栽培技術,如連作、甜玉米、作物輪作;第四類為安全評價,如健康風險、免耕、微生物抑制、叢枝菌根、種群動態、生物地球化學循環、時間動態。顯然,相較于國內種植甘薯土壤研究,國際上此領域的研究更著重于對甘薯土壤環境的安全評價。

表5 國際上種植甘薯土壤研究論文關鍵詞聚類結果

圖7 1992-2021年種植甘薯土壤研究國際文獻的關鍵詞聚類圖

2.5.2 研究熱點分析 表6顯示了1992-2022年出現的突發性最強的7個關鍵詞。結合年度發文量的劃分可以看到在1992-2011年平穩發展階段,高頻關鍵詞主要有感染(Infection)和甜玉米(Sweet corn),表示學者關注不同菌體對甘薯的影響機制[22-23]以及甜玉米(Sweet corn)等作物與甘薯的研究[24],但這兩個關鍵詞的突變值都不高,說明人們對它們的研究熱情并不高漲。2012-2022年隨著年度發文量的快速增長,高頻關鍵詞也逐漸增多,可以看到產量(Yield)和響應(Response)的出現,表示生態環境對甘薯生長的影響研究是當時最受關注的主題。隨后,由于人們對環境保護和安全風險意識的提高,重金屬(Heavy metal)和健康風險(Health risk)成為當今種植甘薯土壤研究領域發展潛力最大的主題,人們開始傾向于關注污染物對甘薯和土壤影響的安全風險評價[25-27]。

圖6 1992-2021年種植甘薯土壤研究國際論文中出現的突變詞

3 結論

本研究發現:(1)國內外種植甘薯土壤研究的發文量總體呈波動上升趨勢,國內在2008年之后,年度發文量大幅增加,國際上對種植甘薯土壤的研究,2011年前發文數量較少,但后期發展態勢良好;(2)國內涉農高校已成為種植甘薯土壤研究的中堅力量,但各研究機構間的合作存在明顯的地域特性,且國內各機構開展的學術研究相較獨立,機構間的合作并不緊密;(3)美國在種植甘薯土壤研究的發文最多,在國際上具有較大的影響力,美國農業部和中國科學院在該領域的發文量和被引頻次都位于前列,且同國內外各研究機構合作密切;(4)通過對比國內和國際上種植甘薯土壤研究論文的關鍵詞突變檢測可以發現,現階段國內側重于土壤生態環境與甘薯品質同步提升的研究,而國際上更傾向于種植甘薯土壤生態安全的研究。