文獻計量視角下國內外水稻研究領域發展態勢分析

于 超，孫 媛，羅建軍，呂啟明，周 超，成 平，周建群，潘 俊

（1.湖南省農業信息與工程研究所，湖南 長沙 410125；2.中國農業科學院農業信息研究所，國家新聞出版署農業融合出版知識挖掘與知識服務重點實驗室，北京 100081；3.湖南雜交水稻研究中心，雜交水稻全國重點實驗室，湖南 長沙 410125）

水稻是全球重要的糧食作物之一，約60%的人口以稻米為主糧[1]。近年來，隨著人們生活水平的提高，對水稻優質高效、綠色新品種培育需求迫切，因此，在提高單產的同時，培育優質、高產、多抗、廣適、少施肥、少打藥的綠色輕簡化突破性水稻新品種成為發展方向。各國科研人員從多角度對水稻進行了大量研究，相關文獻逐年增多，開展水稻領域的全球文獻分析，將有助于學者們全面了解全球水稻研究現狀、研究熱點、研究前沿及發展態勢。

文獻計量學是以文獻信息體系和文獻計量特征為研究對象， 采用數學、統計學等計量方法，定量分析一切知識載體的交叉學科。目前文獻計量學已廣泛應用于各學科分析。例如：崔夢倩等[2]對土壤砷進行了文獻計量學分析；Cui 等[3]利用文獻計量學分析方法綜述了植物對高溫和干旱反應的研究進展；江彬彬[4]利用文獻計量法對全球金融科技領域研究進行了態勢分析；林冀魯等[5]采用文獻計量學研究方法，基于VOSviewer 和Cite Space 系統的可視化圖譜技術對近20 a 中醫藥治療缺血性視神經病變（ION）的相關文獻進行分析；周飛麗等[6]采用文獻計量學方法運用COOC、VOSviewer 等工具對藥用植物兩面針的研究發展態勢進行了分析。

其中，關于水稻研究領域態勢分析的中文文獻不多。鄔亞文等[7]基于Scopus 數據庫分析了1998—2009 年國內外水稻研究發展態勢，結果表明中國的水稻文獻總量大幅度上升，但美國和英國的研究質量較高，亞洲只有日本略高于世界平均水平，中國和印度低于世界平均水平，日本、中國和美國的高產活躍作者較多，浙江大學、日本農業生物資源研究所和美國康奈爾大學等機構的水稻研究論文影響較大，主要研究熱點是分子生物學；李楠等[8]基于Web of Science 數據庫利用SATI 分析工具對基于水稻基因組學的研究趨勢和研究熱點進行分析，結果表明美國、中國、日本在水稻基因組學研究領域處于優勢地位，研究熱點為功能基因組學、比較基因組學；魏一品等[9]從發文量、被引頻次、JCR期刊影響因子、綜合影響力等方面分析了2005—2015 年全球主要水稻研究機構的國際學術影響力，結果表明該時間段內有1/3 的水稻研究論文產自中國，并長期穩居第一，而且被引頻次多的高水平論文、基于綜合影響力指標I3 的高影響力論文、基于多個期刊影響力的高影響力期刊論文，均排在世界首位，中國水稻研究機構在植物科學、生物化學與分子生物學、環境科學等領域的表現突出；王麒等[10]以Web of Science 數據為基礎，分析了1999—2018年水稻研究領域的發展態勢，發現發文量位居世界前5 的中國、美國、印度、日本、韓國的總體發文量逐年上升，世界前5 的發文機構中中國占4 席，主要研究熱點集中在水稻基因組學、抗性、品質等方面；李榮等[11]以2011—2021 年中國知網數據為基礎，對我國水稻育種領域的研究機構、研究人員和研究團隊等情況進行可視化分析，結果表明我國水稻育種機構之間合作程度不高，高產、抗稻瘟病、高品質、分子標記、褐飛虱、超級稻是水稻育種領域的研究熱點；張愛霞等[12]基于Web of Science 數據庫運用Excel、Cite Space 及Incites 分析工具對水稻育種領域的文獻進行多維度分析，結果表明，中國農業科學院發文量最多，國際水稻研究所的國際影響力最大，國家以及主要研究機構之間的科研合作也較為密切，錢前、李家洋和韓斌的文獻總被引頻次居前列，主要研究熱點和前沿涵蓋遺傳多樣性、基因編輯、產量和品質性狀、病蟲害、非生物脅迫、雄性不育等多個方面。

筆者基于文獻計量法，運用VOSviewer 和Cite Space 及Derwent Data Analyze 分析工具從發文趨勢、來源國家（地區）、學科分布、發文機構、高發文期刊、影響因子、關鍵詞聚類和文獻共被引等多維度對2018—2022 年全球水稻研究態勢進行可視化分析，以期為國內外水稻領域科研工作者提供參考，促進水稻領域科技創新工作的可持續發展。

1 數據來源與分析方法

1.1 數據來源

根據水稻研究領域中各技術分類確定檢索需要的中、英文關鍵詞，分別在 Web of Science 核心合集數據庫和中國知網數據庫進行檢索及數據下載。檢索出版跨度為2018—2022 年，檢索式涵蓋“水稻生物學”“水稻遺傳育種”“雜種優勢固定”“水稻綠色高效生產”4 個方向。數據下載時間為 2023 年 7 月23 日。中文檢索式即英文檢索式翻譯而成。在 Web of Science 核心合集數據庫檢索下載得到：水稻生物學文獻19 066 篇，水稻遺傳育種文獻30 446 篇，雜種優勢固定文獻16 814 篇，水稻綠色高效生產文獻12 919 篇，共計79 245 篇，進一步篩選去重后獲得59 747 篇外文文獻。在中國知網數據庫檢索下載得到24 434 篇中文文獻。

1.2 分析方法

以篩選到的文獻為研究對象，運用VOSviewer和Cite Space 可視化分析軟件[13]與Derwent Data Analyze 文本挖掘工具對所檢索文獻的發文趨勢、來源國家（地區）、學科分布、機構分析、高發文期刊、影響因子、基金資助、關鍵詞聚類和文獻共被引等進行多維度可視化分析，得到水稻研究領域近5 a 來的統計數據和可視化共現聚類圖譜，對全球水稻研究領域近5 a 來的研究趨勢進行可視化分析。

2 近5 a 水稻領域的研究態勢分析

2.1 外文文獻發文態勢

2018—2022 年5 a 間全球水稻領域產出外文文獻59 747 篇，中國有著絕對的優勢，共發文25 944篇，全部作者、第一作者、通信作者發文量均排名第一，表明我國水稻領域的研究受到廣泛重視，發文量逐年持續上升；美國發文10 090 篇，全部作者、第一作者和通信作者發文均排名第二，也是該領域研究比較先進的國家；印度發文6 936 篇，全部作者、第一作者和通信作者發文均排名第三；巴西發文3 206 篇，全部作者、第一作者、通信作者發文量均排名第四，在該領域的研究中也占有一席之地。

水稻外文文獻主要集中在植物科學（17 232篇）、環境科學（9 435 篇）、農藝學（9 029 篇）、食品科學與技術（4 462 篇）、分子化學與分子生物學（4 154 篇）等學科，此外還有較多文獻分布于微生物學、土壤學及多學科、跨學科類別。

全球水稻領域發文量最高的機構是中國科學院，共發文 4 013 篇，其第一作者和通信作者發文量排名也是第一，第一作者發文1 977 篇，是該領域實力雄厚的科研機構；排名第二的是中國農業科學院，共發文3 330 篇，其第一作者和通信作者發文量均排名第二，第一作者發文1 588 篇；雖然浙江大學發文量排名第8，發文1 441 篇，但第一作者和通信作者發文量均排名第三，第一作者發文1 290 篇。

收錄該領域論文最多的期刊是《Frontiers in Plant Science》，2018—2022 年收錄2 120 篇，該刊最新影響因子為5.415；排名第二的是《Agronomy Basel》，收錄相關論文1 434 篇，該刊最新影響因子為3.635；排名第三的是《Science of the Total Environment》，收錄相關論文1 048 篇，該刊最新影響因子為9.684。

從全球范圍來看，水稻領域研究主要的資助來源為國家級的機構與項目，中國國家自然科學基金（NSCF）資助的研究論文有16 001 篇，排名第一；中國國家重點研發計劃資助的有4 035 篇，排名第二；美國國家科學基金（NSF）資助的有1 755 篇，排名第三。全球水稻外文文獻絕大部分為研究論文，有55 082 篇，其次是綜述論文4 144 篇，語言類型以英語為主。

2.2 中文文獻發文態勢

2018—2022 年，我國共發表該領域相關中文論文24 434 篇，2018 年發文量最多，為5 440 篇；2022 年發文量為4 089 篇，發文量總體呈逐年降低趨勢。我國水稻領域的論文大部分屬于農作物學科，共有論文 15 672 篇，其次是植物保護，發文 4 167 篇，農業基礎科學（2 339 篇）、農藝學（1 762 篇）等學科的發文量也較高。

水稻領域中文文獻全部作者發文量和第一作者發文量最高的是湖南農業大學，共發表中文論文720篇，其中第一作者論文600 篇；全部作者發文量和第一作者發文量排名第二的是中國科學院，共發表論文624 篇，第一作者發文量417 篇；排名第三的是中國農業科學院，共發表論文523 篇，第一作者發文量307 篇。

中國水稻領域中文文獻全部作者發文量和第一作者發文量最高的是湖南農業大學，共發表中文論文720 篇，其中第一作者論文600 篇；全部作者發文量和第一作者發文量排名第二的是中國科學院，共發表論文624 篇，第一作者發文量417 篇；排名第三的是中國農業科學院，共發表論文523 篇，第一作者發文量307 篇。

收錄我國該領域文獻最多的是《雜交水稻》，收錄相關論文806 篇，該刊 2022 年影響因子是0.49；其次是《分子植物育種》，收錄相關論文448 篇，該刊 2022 年影響因子是0.859；排名第三的是《安徽農業科學》，收錄相關論文 301 篇。

我國水稻領域研究的基金資助來源機構和項目均為國家級、省部級，國家自然科學基金支持的文獻有3 198 篇，國家重點研發計劃支持的文獻有2 883 篇，現代農業產業技術體系建設專項資金支持的文獻有1 052 篇，國家科技支撐計劃支持的文獻有331 篇，湖南省自然科學基金支持的文獻有194 篇。

2.3 發文國家（地區）可視化分析

利用可視化分析軟件VOSviewer 對全球水稻研究領域國家（地區）間合作共現關系進行可視化分析，繪圖時限制最大共同作者論文數上限為 25 篇，最小發文數為100 篇，一共篩選出30 個國家，以保證國家（地區）影響力的可靠性和合作共現關系的客觀性。結果如圖1 所示，中國、美國、印度、日本、德國、巴西、澳大利亞和巴基斯坦等國家的發文量較多；同時，他們彼此間合作也較為緊密，尤其是中國、美國、印度與巴西之間的水稻研究合作較為密切，具體體現在合作發文量、學者間緊密溝通交流等方面。因此，要實現我國水稻領域研究成果“覆蓋全球”的目標，今后應注重加強與更多國家的合作和交流，共同推動全球水稻領域研究的發展。

圖1 WoS 數據庫水稻研究領域主要發文國家（地區）合作共現圖

2.4 發文機構可視化分析

研究機構是支撐學科發展的重要平臺和載體，其發文情況是衡量學術研究水平的重要指標，在一定程度上反映研究機構的科研實力，同時也可以揭示機構之間的知識流動。在文獻檢索中，發文機構名稱存在縮寫或者變更可能會導致同一單位名稱表述前后不一致引起分析結果不準確，因此，在運用VOSviewer 軟件進行共現分析前，對數據進行了清洗、整理，得到在水稻研究領域高產發文的研究機構分布圖。如圖2 所示，全球水稻領域的研究機構基本以國家及各省區農業科研院所為主，農業類高等院校為輔，主要局限于農業類高等院校與農業科研院所相互之間的合作，國內與國外機構的合作交流還不夠密切。國內主要形成了以中國科學院、中國農業科學院、華中農業大學、南京農業大學、中國農業大學、浙江大學、華南農業大學、揚州大學、中國水稻研究所、湖南農業大學等機構為主的研究網絡，國外主要形成以美國農業部、費薩爾巴德農業大學、國際水稻研究所、日本東京大學、西澳大學、佛羅里達大學、加州大學戴維斯分校等機構為主的研究網絡。因此，國內學者應加強與國際機構間的合作，引進水稻種質資源，推動品種改良，為全球水稻可持續發展提供“中國支撐”。

圖2 WoS 數據庫水稻研究領域主要發文機構合作共現圖

2.5 作者可視化分析與研究團隊識別

作者知識圖譜能直觀展示識別某研究領域有影響力的研究者或研究團隊，也可以反映作者在相關領域某個時間段內的研究熱點和研究趨勢。如圖3所示，在水稻研究領域，基本形成了國內以QIAN Q、HU J、ZHU L、GUO L B、REN D Y、GAO Z Y、ZENG D L、ZHANG G H，國外以MUHAMMAD R、SHAFAQAT A 等為核心的多組團分散型研究網絡格局，在作者共現網中可以看出中國水稻研究所和南京農業大學水稻研究團隊較為突出。

圖3 WoS 數據庫水稻研究領域作者共現圖

2.6 高發文出版物、高被引文獻分析

由表1 可知，收錄水稻研究領域論文最多的期刊是《Frontiers in Plant Science》，2018—2022 年收錄該領域論文2 120 篇，該刊最新影響因子（統計均截止2023 年6 月）為 5.415；排名第二的是《Agronomy Basel》收錄相關論文1 434 篇，該刊最新影響因子為3.635 ；排名第三的是《Science of the Total Environment》收錄相關論文1 048 篇，該刊最新影響因子為9.684，為 TOP10 出版物中影響因子最高的期刊。表2 展示的是水稻研究領域外文文獻被引次數TOP10 的文獻，其中排名第1 和第2 的文獻交叉引用次數超過了1 200 次。

表1 水稻研究領域外文文獻發文量 TOP10 出版物

表2 水稻研究領域外文文獻被引次數TOP10

2.7 研究熱點分析

利用Cite Space 軟件[13]對全球水稻的學科研究前沿進行自動聚類和共被引分析。知識基礎是由共被引文獻集合組成的，而研究前沿是由引用這些知識基礎的施引文獻集合組成的；同理，在Cite Space中，一個學科的研究前沿表現為涌現的施引文獻群組，因此在數據庫檢索到的文獻數據相對于它們引用的參考文獻來說即為研究前沿。Cite Space 依據網絡結構和聚類的清晰度提出了模塊值（簡稱 Q 值）和平均輪廓值（silhouette，簡稱 S 值）2 個指標，它可作為評判圖譜繪制效果的依據。Q 值一般在區間[0，1)內，Q ＞0.3 說明劃分出來的社團結構是顯著的。該研究選擇了時間線圖以及可顯示節點信息量最多的年輪表示法，結果如圖4 所示。全球水稻研究領域在2018—2022 年高被引論文形成的聚類中，顯著度較高的聚類有 10 個， 分別為cadmium（鎘）、genome editing（基因組編輯）、 silicon（硅）、biochar（生物炭）、brown planthopper （褐飛虱）、domestication（馴化）、grain size（籽粒大小/粒型）、salt stree（耐鹽性）、fertilization（施肥、受精）、CRISPR/Cas9（一種基因編輯技術）等。

圖4 2018—2022 年水稻領域研究文獻共被引時間線譜圖

由圖5 可知，2020—2022 年的研究前沿主要集中在“有機施肥（organnic fertilization）”“無機砷（inorganic arsenic）”“ 覆 蓋 作 物（cover crop）”等方向上；2018—2019 年的研究前沿主要集中在“空氣污染（air pollution）”“連續萃?。╯equential extraction）”“單 核 苷 酸 多 態 性（single nucleotide polymorphisms）”“炭儲量（carbon storage）”等方向上。2019—2020 年的研究前沿主要集中在“育性恢復（fertility restoration）”“土壤氮（soil nitrogen）”“葉綠體（chloroplasts）”等方向上。由此可知，近5 a 來，水稻研究領域重點關注于產量提升、水稻重金屬低積累、多抗等領域。

圖5 2018—2022 年WoS 中水稻研究領域突現詞圖譜

由圖6 可知，2018—2022 年間全球水稻領域形成了5 個聚類：聚類1 為紅色，重要的熱點詞有rice（水稻）、expression（表達）、 identification（鑒定）、tolerance（耐受）、resistance（抗性）、drought stress（干旱脅迫）、evolution（進化）、gene（基因）、Arabidopsis（擬南芥）等；聚類2 為綠色，重要的熱點詞有 growth（生長）、wheat（小麥）、yield（產量）、grain-yield（糧食產量）、soil（土壤）、fertilization（施肥，受精）、nitrogen（氮素）、responses（反應）等；聚類3 為紫色，重要的熱點詞有 photosynthesis（光合作用）、salinity（鹽度）等；聚類4 為黃色，重要的熱點詞有 accumulation（累積）、cadmium（鎘）、water（水）、heavy-metals（重金屬）、plants（植物）、biochar（生物炭）等；聚類5 為藍色，重要的熱點詞有 qualiity（品質）、temperature（溫度）、biomass（生物量）、rice straw（稻草）、rice husk（稻殼）、performance（性能）等。

圖6 2018—2022 年基于關鍵詞共現的水稻領域研究熱點聚類

3 小結與討論

以全球水稻領域外文及國內中文文獻數據為基礎，利用文獻計量法對該領域國內外研究現狀、發展態勢進行了分析，包括整體發展趨勢、主要發文國家（地區）、重點研究機構、出版物分布、基金資助來源、文獻類型等，基于文本聚類、共被引等算法挖掘了該領域的研究前沿、研究熱點。

（1）國內外對水稻領域的研究一直有著較高的關注度，全球水稻領域發文量一直處于上升趨勢，中國在水稻領域研究有著絕對的優勢并且文獻影響力逐漸提升，美國、印度在該領域也有較多的研究成果；中國科學院常年發文量排第一，中國農業科學院也具有較強的實力；外文文獻發文量排名前3的 期 刊 是《Frontiers in Plant Science》《Agronomy Basel》《Science of the Total Environment》；高 被 引前3 的文獻為《Shifting the limits wheat research and breeding using a fully annotated reference genome》《The global burden of pathogens and pests on major food crop》《Genomic variation in 3010 diverse accessions of Asian cultivated rice》；水稻研究領域多涉及植物、環境、農藝、食品科學、分子生物、土壤以及應用微生物學等學科。

（2）通過對國內中文文獻分析得知：近幾年隨著水稻領域學科研究的發展、研究論文質量的提升，我國國內文獻的發文量從 2018 年的5 440 篇降至 2022 年的4 089 篇，發文量總體呈降低趨勢。發文機構大多都是農業類高校和科研機構，揚州大學、長江大學、中國科學院大學以及浙江大學等非農業類科研院所與綜合性高校也開展了相關研究且成果豐碩，可見我國對水稻的重視程度很高。收錄我國該領域文獻最多的是《雜交水稻》，其次是《分子植物育種》，并列第三的是《安徽農業科學》，TOP 20的期刊中影響因子最高的是《環境科學》，2022 年影響因子為3.648，收錄該領域論文153 篇。

（3）研究利用Cite Space 軟件對全球水稻的學科研究前沿進行自動聚類和共被引分析，獲得2018—2022 年全球水稻領域研究前沿為：cadmium（鎘）、genome editing（基因組編輯）、silicon（硅）、biochar（生物炭）、brown planthopper（褐飛虱）、domestication（馴化）、grain size（籽粒大小/粒型）、salt stree（耐鹽性）、fertilization（施肥、受精）、CRISPR/Cas9（一種基因編輯技術）；基于 VOSviewer 軟件關鍵詞共現聚類圖篩選出2018—2022 年全球水稻的研究熱點為：rice、growth、yeild、expression、quality、fertilization、Arabidopsis、nitrogen、identification、soil。

習近平總書記強調，要加強農業與科技融合，加強農業科技創新，科研人員要把論文寫在大地上，讓農民用最好的技術種出最好的糧食，要圍繞保障糧食安全和重要農產品供給集中攻關，實現種業科技自立自強、種源自主可控，用自己的種子保障我國糧食安全[14]。水稻種業的發展趨勢主要體現在提高單產、改良品質的目標以及充分利用分子標記、基因編輯、全基因組等現代生物技術手段上，培育優質、高產、多抗、廣適、少施肥、少打藥、耐瘠薄的綠色輕簡化突破性水稻新品種，建立高效水稻基因型與表型的精準鑒定平臺與鑒定規程，創制一批集高產、優質、多抗、廣適、重金屬低積累、水肥高效利用的種質資源[15]。

全球都在密切關注水稻種業的發展趨勢，了解全球以及國內水稻研究領域的現狀與熱點對未來的水稻研究具有重要的現實指導意義。文獻計量學是分析文獻特征和發展趨勢的有效方法，對于提高研究效率有一定的幫助。然而，在文獻研究的數據形式上還需要拓寬，缺少一些關于水稻研究領域的專利、技術標準、人才培養、申請項目之類具有團隊競爭力的評價分析和基于相關模型[16]對水稻特定研究方向的潛力分析，故今后將進一步拓寬學科知識服務邊界，以期為水稻全領域發展提供更多的知識服務。